InnoDB關鍵特性之double write

# 臟頁刷盤的風險

兩次寫的原理機制

　　1、解決問題

　　2、使用場景

　　3、doublewrite的工作流程

　　4、崩潰恢復

# doublewrite的副作用

　　1、監控doublewrite負載

　　2、關閉doublewrite場景

一、臟頁刷盤風險

關於IO的最小單位：

　　1、數據庫IO的最小單位是16K（MySQL默認，oracle是8K）

　　2、文件系統IO的最小單位是4K（也有1K的）

　　3、磁盤IO的最小單位是512字節

因此，存在IO寫入導致page損壞的風險：

  

 

二、doublewrite：兩次寫

　　提高innodb的可靠性，用來解決部分寫失敗(partial page write頁斷裂)。

1、Double write解決了什么問題

　　一個數據頁的大小是16K，假設在把內存中的臟頁寫到數據庫的時候，寫了2K突然掉電，也就是說前2K數據是新的，后14K是舊的，那么磁盤數據庫這個數據頁就是不完整的，是一個壞掉的數據頁。redo只能加上舊、校檢完整的數據頁恢復一個臟塊，不能修復壞掉的數據頁，所以這個數據就丟失了，可能會造成數據不一致，所以需要double write。

2、使用情景

　　當數據庫正在從內存想磁盤寫一個數據頁是，數據庫宕機，從而導致這個頁只寫了部分數據，這就是部分寫失效，它會導致數據丟失。這時是無法通過重做日志恢復的，因為重做日志記錄的是對頁的物理修改，如果頁本身已經損壞，重做日志也無能為力。

3、double write工作流程

 

　　doublewrite由兩部分組成，一部分為內存中的doublewrite buffer，其大小為2MB，另一部分是磁盤上共享表空間(ibdata x)中連續的128個頁，即2個區(extent)，大小也是2M。

　　1、當一系列機制觸發數據緩沖池中的臟頁刷新時，並不直接寫入磁盤數據文件中，而是先拷貝至內存中的doublewrite buffer中；

　　2、接着從兩次寫緩沖區分兩次寫入磁盤共享表空間中(連續存儲，順序寫，性能很高)，每次寫1MB；

　　3、待第二步完成后，再將doublewrite buffer中的臟頁數據寫入實際的各個表空間文件(離散寫)；(臟頁數據固化后，即進行標記對應doublewrite數據可覆蓋)

4、doublewrite的崩潰恢復

　　如果操作系統在將頁寫入磁盤的過程中發生崩潰，在恢復過程中，innodb存儲引擎可以從共享表空間的doublewrite中找到該頁的一個最近的副本，將其復制到表空間文件，再應用redo log，就完成了恢復過程。

　　因為有副本所以也不擔心表空間中數據頁是否損壞。

Q：為什么log write不需要doublewrite的支持？

A：

　　因為redolog寫入的單位就是512字節，也就是磁盤IO的最小單位，所以無所謂數據損壞。

 

三、doublewrite的副作用

1、double write帶來的寫負載

　　1、double write是一個buffer, 但其實它是開在物理文件上的一個buffer, 其實也就是file, 所以它會導致系統有更多的fsync操作, 而硬盤的fsync性能是很慢的, 所以它會降低mysql的整體性能。

　　2、但是，doublewrite buffer寫入磁盤共享表空間這個過程是連續存儲，是順序寫，性能非常高，(約占寫的%10)，犧牲一點寫性能來保證數據頁的完整還是很有必要的。

2、監控double write工作負載

mysql> show global status like '%dblwr%'; +----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Innodb_dblwr_pages_written | 7     |
| Innodb_dblwr_writes        | 3     |
+----------------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

　　關注點：Innodb_dblwr_pages_written / Innodb_dblwr_writes

　　開啟doublewrite后，每次臟頁刷新必須要先寫doublewrite，而doublewrite存在於磁盤上的是兩個連續的區，每個區由連續的頁組成，一般情況下一個區最多有64個頁，所以一次IO寫入應該可以最多寫64個頁。

　　而根據以上系統Innodb_dblwr_pages_written與Innodb_dblwr_writes的比例來看，大概在3左右，遠遠還沒到64(如果約等於64，那么說明系統的寫壓力非常大，有大量的臟頁要往磁盤上寫)，所以從這個角度也可以看出，系統寫入壓力並不高。

3、關閉double write適合的場景

　　1、海量DML

　　2、不懼怕數據損壞和丟失

　　3、系統寫負載成為主要負載

mysql> show variables like '%double%'; +--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| innodb_doublewrite | ON    |
+--------------------+-------+
1 row in set (0.04 sec)

　　作為InnoDB的一個關鍵特性，doublewrite功能默認是開啟的，但是在上述特殊的一些場景也可以視情況關閉，來提高數據庫寫性能。靜態參數，配置文件修改，重啟數據庫。

4、為什么沒有把double write里面的數據寫到data page里面呢？

　　1、double write里面的數據是連續的，如果直接寫到data page里面，而data page的頁又是離散的，寫入會很慢。

　　2、double write里面的數據沒有辦法被及時的覆蓋掉，導致double write的壓力很大；短時間內可能會出現double write溢出的情況。