InnoDB关键特性之double write

# 脏页刷盘的风险

两次写的原理机制

  1、解决问题

  2、使用场景

  3、doublewrite的工作流程

  4、崩溃恢复

# doublewrite的副作用

  1、监控doublewrite负载

  2、关闭doublewrite场景

一、脏页刷盘风险

关于IO的最小单位:

  1、数据库IO的最小单位是16K(mysql默认,Oracle是8K)

  2、文件系统IO的最小单位是4K(也有1K的)

  3、磁盘IO的最小单位是512K

因此,存在IO写入导致page损坏的风险:

  

 

二、doublewrite:两次写

  提高innodb的可靠性,用来解决部分写失败(partial page write页断裂)。

1、Double write解决了什么问题

  一个数据页的大小是16K,假设在把内存中的脏页写到数据库的时候,写了2K突然掉电,也就是说前2K数据是新的,后14K是旧的,那么磁盘数据库这个数据页就是不完整的,是一个坏掉的数据页。redo只能加上旧、校检完整的数据页恢复一个脏块,不能修复坏掉的数据页,所以这个数据就丢失了,可能会造成数据不一致,所以需要double write。

2、使用情景

  当数据库正在从内存想磁盘写一个数据页是,数据库宕机,从而导致这个页只写了部分数据,这就是部分写失效,它会导致数据丢失。这时是无法通过重做日志恢复的,因为重做日志记录的是对页的物理修改,如果页本身已经损坏,重做日志也无能为力。

3、double write工作流程

 

  doublewrite由两部分组成,一部分为内存中的doublewrite buffer,其大小为2MB,另一部分是磁盘上共享表空间(ibdata x)中连续的128个页,即2个区(extent),大小也是2M。

  1、当一系列机制触发数据缓冲池中的脏页刷新时,并不直接写入磁盘数据文件中,而是先拷贝至内存中的doublewrite buffer中;

  2、接着从两次写缓冲区分两次写入磁盘共享表空间中(连续存储,顺序写,性能很高),每次写1MB;

  3、待第二步完成后,再将doublewrite buffer中的脏页数据写入实际的各个表空间文件(离散写);(脏页数据固化后,即进行标记对应doublewrite数据可覆盖)

4、doublewrite的崩溃恢复

  如果操作系统在将页写入磁盘的过程中发生崩溃,在恢复过程中,innodb存储引擎可以从共享表空间的doublewrite中找到该页的一个最近的副本,将其复制到表空间文件,再应用redo log,就完成了恢复过程。

  因为有副本所以也不担心表空间中数据页是否损坏。

Q:为什么log write不需要doublewrite的支持?

A:

  因为redolog写入的单位就是512字节,也就是磁盘IO的最小单位,所以无所谓数据损坏。

 

三、doublewrite的副作用

1、double write带来的写负载

  1、double write是一个buffer, 但其实它是开在物理文件上的一个buffer, 其实也就是file, 所以它会导致系统有更多的fsync操作, 而硬盘的fsync性能是很慢的, 所以它会降低mysql的整体性能。

  2、但是,doublewrite buffer写入磁盘共享表空间这个过程是连续存储,是顺序写,性能非常高,(约占写的%10),牺牲一点写性能来保证数据页的完整还是很有必要的。

2、监控double write工作负载

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)

  关注点:Innodb_dblwr_pages_written / Innodb_dblwr_writes

  开启doublewrite后,每次脏页刷新必须要先写doublewrite,而doublewrite存在于磁盘上的是两个连续的区,每个区由连续的页组成,一般情况下一个区最多有64个页,所以一次IO写入应该可以最多写64个页。

  而根据以上系统Innodb_dblwr_pages_written与Innodb_dblwr_writes的比例来看,大概在3左右,远远还没到64(如果约等于64,那么说明系统的写压力非常大,有大量的脏页要往磁盘上写),所以从这个角度也可以看出,系统写入压力并不高。

3、关闭double write适合的场景

  1、海量DML

  2、不惧怕数据损坏和丢失

  3、系统写负载成为主要负载

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

  作为InnoDB的一个关键特性,doublewrite功能默认是开启的,但是在上述特殊的一些场景也可以视情况关闭,来提高数据库写性能。静态参数,配置文件修改,重启数据库。

4、为什么没有把double write里面的数据写到data page里面呢?

  1、double write里面的数据是连续的,如果直接写到data page里面,而data page的页又是离散的,写入会很慢。

  2、double write里面的数据没有办法被及时的覆盖掉,导致double write的压力很大;短时间内可能会出现double write溢出的情况。

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