《InnoDB引擎八》InnoDB关键特性-两次写

Posted 2022-12-15 DATA数据猿

InnoDB 关键特性

  InnoDB存储引擎的关键特性包括：

• Insert Buffer (插入缓冲)
• Double Write (两次写)
• Adaptive Hash Index (自适应哈希索引)
• Async IO (异步IO)
• Flush Neighbor Page (刷新领接页)

  这些特性为InnoDB存储引擎带来了更好的性能以及更高的可靠性。

两次写

如果说Insert Buffer带给InnoDB存储引擎是性能上的提升，那么doublewrite带给InnoDB存储引擎的是数据页的可靠性。

当数据库宕机时，可能InnoDB引擎正在写入某个页到表种，而这个页只写了一部分，比如16KB的页，只写了前4KB，之后就发生了宕机，这种情况被称为部分写时效(partial page write)。在InnoDB存储引擎未使用doublewrite技术前，曾经出现过因为部分写失效而导致数据丢失的情况。

或许大家会想到，如果发生写失效，可以通过重做日志进行恢复。但是必须清楚的认识到，重做日志中记录的是对页的物理操作，如偏移量800，写’aaa’记录。如果这个页本身已经发生了损坏，再对其进行重做是没有意义的。这就是说，在应用(apply)重做日志前，用户需要一个页的副本，当写入失效发生时，先通过页的副本来还原该页，再进行重做，这就是doublewrite。

doublewrite由两部分组成，一部分是内存中的doublewrite buffer,大小为2MB，另一部分是物理磁盘上共享表空间中连续的128个页，即2个分区，大小同样为2MB。在对缓冲池的脏页进行刷新时，不直接写磁盘，而是会根据memcpy函数将脏页先复制到内存中的doublewrite buffer，之后通过doublewrite buffer再分两次，每次1MB顺序写入共享表空间的物理磁盘上，然后马上调用fsynx函数，同步磁盘，避免缓存写带来的问题。在这个过程中，因为doublewrite页是连续的，因此这个过程是顺序写的，开销并不是很大。在完成doublewrite页的写入之后，再将doublewrite buffer中的页写入各个表空间文件中，此时写入则是离散的。可以通过以下命令观察到doublewrite运行的情况：

mysql> show global status like 'innodb_dblwr%'\\G;
*************************** 1. row ***************************
Variable_name: Innodb_dblwr_pages_written
        Value: 9234
*************************** 2. row ***************************
Variable_name: Innodb_dblwr_writes
        Value: 1424
2 rows in set (0.00 sec)

可以看到，doublewrite一共写了9234个页，但实际写入次数为1424。如果发现系统在高峰时的Innodb_dblwr_pages_written:Innodb_dblwr_writes远小于，那么可以说明系统压力并不是很高。

如果操作系统在将页写入磁盘的过程中发生了崩溃，在恢复过程中，InnoDB存储引擎可以从共享表空间中的doublewrite中找到该页的一个副本，将其复制到表空间文件，再应用重做日志。

注意：如果用户需要统计数据库生产环境中写入的量，最安全的方法是根据Innodb_dblwr_pages_written来进行统计，这在所有版本的MySQL数据库中都是正确的。

参数skip_innodb_doublewrite可以禁止使用doublewrite功能,这时可能会发生前面体积的写失效问题。不过如果用户由多个从服务器(slave)，需要提供较快的性能，也许可以通过启用这个参数。不过对于需要提供高可靠的主服务器(master)，任何时候用户都应该确保开启doublewrite功能。

注意：有些文件系统本身就提供了部分写失效的防范机制，如ZFS文件系统。在这种情况下，用户就不需要开启doublewrite了。