MySQL的Double Write并不难理解

2021 年 5 月 8 日
笔记
MySQL

问题引入- 断电了
不一会 – 来电了
Double write工作流程
恢复的过程
配置参数
疑问
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问题引入- 断电了

今天为大家介绍一个新的名词：double write。

相信你还记得，我之前有写笔记跟大家分享过，在MySQL组织数据的基本单位是存在于磁盘上的数据页。数据页被读取到内存（Buffer Pool）中后被称为缓存页。默认情况下每个数据页的大小是16kb，数据页中存储的就是一行行真实的记录，也叫做数据行。

mysql> SHOW GLOBAL VARIABLES LIKE 'innodb_page_size';
+------------------+-------+
| Variable_name    | Value |
+------------------+-------+
| innodb_page_size | 16384 |
+------------------+-------+

当有写操作对Buffer Pool中的数据页做了更新，我们把这种被改变过的数据页叫做：脏页。它是需要被刷新会磁盘的。这时问题就来了，对于计算机硬件或者是操作系统来说，每次原子IO操作的吞吐量量是小于16KB的，一般每个扇区的大小是512字节。

# 文件系统块大小：一般为4k
~]# getconf PAGESIZE
4096

~]# fdisk -l

磁盘 /dev/sda：53.7 GB, 53687091200 字节，104857600 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000a88ef

 设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200   104857599    51379200   8e  Linux LVM

磁盘 /dev/mapper/centos-root：50.5 GB, 50457477120 字节，98549760 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节


磁盘 /dev/mapper/centos-swap：2147 MB, 2147483648 字节，4194304 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节

那这么看来，当你想把一个16K大小的数据页写入到磁盘中时，结果刚写了4k，突然断电机器宕机了。那此时只有一部分是写入成功的。这就是大家常说的： partial page write

不一会 – 来电了

还是接着上面的描述说，不一会电源正常了，开机重启MYSQL，这时MySQL会进入到崩溃恢复的阶段。

正常的崩溃恢复流程是：

将数据页从磁盘中读入到内存中
检查数据页中的LSN标记和redo log中的LSN谁更新，如果相同表示此时的数据页中的数据就是最新的，如果redo log的LSN比数据页中的LSN大，说明数据页中的数据是过时的数据，按redo重做出一份最新数据

但是现在问题是：因为MySQL的Crash是由断电引发的，操作系统都没来得及将数据页完整的写入到磁盘中，导致崩溃恢复的第一步就失败了，因为MySQL会检查出：这个数据页是个不完整的数据页。

想了解更多崩溃恢复的知识，可以看这篇笔记： //mp.weixin.qq.com/s/6dQnlvjqOo6A0e_h8vST3w

Double write工作流程

结合double write来看一下一条update sql的执行流程

Step1: 满足update条件的数据页如果不再Buffer Pool中，就进行一次IO操作，将其加载进磁盘。

Step2: 将该数据页修改成脏页。

Step3: 当需要将缓冲池的脏页刷新到 data file 时，并不直接写到数据文件中，而是先拷贝至内存中的 double write buffer。

Step4: 接着从 double write buffer 分两次写入磁盘共享表空间中，每次写入 1MB，并马上调用 fsync 函数，同步到磁盘，避免缓冲带来的问题。

Step5: 完成Step2后，再将两次写缓冲区写入其对应的单独的数据文件。

关于fsync函数可以看我这篇笔记：//mp.weixin.qq.com/s/tyxd64gGa_SmR6c9vrwf1w

恢复的过程

将数据页从磁盘中读入到内存中
检查到数据页损坏了，尝试通过double write恢复数据。
如果 double write 的数据是完整的，用 double buffer 的数据页替换坏掉的数据页。

那，如果 double write 中的数据页被写坏了怎么办？

其实没关系，因为是先往共享表空间中写double write数据页，再往各个表对应的表空间文件中写实际的数据页，如果double write中的数据页坏点了，那恰恰说明，各个表对应的表空间文件中的数据页没坏！恢复的流程不会被打断！

配置参数

# 查看是否启用了double write，以及相关参数
mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_doublewrite%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| innodb_doublewrite            | ON    |
| innodb_doublewrite_batch_size | 120   |
+-------------------------------+-------+
2 rows in set (0.02 sec)

# 查询double write的使用情况
mysql> SHOW STATUS LIKE 'innodb_dblwr_%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Innodb_dblwr_pages_written | 14615 |   #从BP写入到dblwr的page数
| Innodb_dblwr_writes        | 636   |   #写文件的次数
+----------------------------+-------+
2 rows in set (0.02 sec)

疑问

看到这里你肯定已经知道了double write解决了数据页被写坏的情况，也就是说，redo log不能对一个本身就坏掉的数据页进行重做。

但是，不知道你有没有这样的疑问，那redo log也是以文件的形式存在于磁盘上的，那假如在write redo log时，断电了呢？那redo log不也被损坏了？那还崩溃恢复个锤子？

答：是这样的：事务产生的redo log先被组织成redo log block。并且redo log block其实就在redo log buffer 中。而redo log block的大小==操作系统一次原子IO的吞吐量512字节就像下图这样：