double write(二次写)

1.1 什么是double write

  MySQL的数据页默认是16K，而文件系统的数据页是4K，IO操作是按页为单位就行读写的。这就可能出现数据库对一个16k的数据页修改后，操作系统开始进行写磁盘，但是在这个过程中数据库宕机导致没有完全将16K数据页写到磁盘上。数据库重启后，校验数据页，发现有数据页不完整，就起不来了（redo是基于完整数据页进行的恢复）。
  为了解决这个问题，MySQL引入了double write这个特性。double write针对的是脏数据，提高innodb的可靠性，用来解决部分写失败(partial page write）。为了数据的持久性，脏数据需要刷新到磁盘上，而double write就产生在将脏数据刷盘的过程中。刷盘是一份脏数据写到共享表空间ibdata中，一份写到真正的数据文件永久的保存。写了两次脏数据，就叫double wriete。

1.2 double write原理

  简单来说，double write就是将修改后的脏页先放到double write buffer区，这个区占用2M内存空间，buffer空间满或其他条件触发，使double write buffer存的脏页先写到共享表空间（在MySQL 8.0.20之前，doublewrite缓冲区存储区位于InnoDB系统表空间中。从MySQL 8.0.20开始，doublewrite缓冲区存储区位于doublewrite文件中），之后在写入数据文件。这个时候如果写了不完整的页，可以用共享表空间中完整的页加以覆盖，数据页完整了，数据库也就可以拉起了，之后的各种恢复就看redo log的了。redo log是按数据块的方式记录日志的，它是根据偏移量来记录修改。尽管数据被写入两次，但双写缓冲区不需要两倍的I / O开销或两倍的I / O操作。只需一次fsync()调用操作系统。数据就可以按较大的顺序块写入doublewrite缓冲区（除非 innodb_flush_method设置为 O_DIRECT_NO_FSYNC）。
  8.0.20后，在默认情况下，为每个缓冲池实例创建两个双写文件：刷新列表双写文件和LRU列表双写文件。

• 刷新列表双写文件用于从缓冲池刷新列表中刷新的页面。刷新列表doublewrite文件的默认大小是InnoDB page size * doublewrite page bytes.。

• LRU列表双写文件用于从缓冲池LRU列表中刷新的页面。它还包含用于单页刷新的插槽。LRU列表双写文件的默认大小为InnoDB page size * (doublewrite pages + (512 / the number of buffer pool instances))，其中512是为单页刷新保留的插槽总数。

  至少有两个双写文件。双写文件的最大数量是缓冲池实例数量的两倍。
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。

1.3 double write恢复流程

数据恢复有三种情况

脏数据写磁盘成功

  刷盘成功，找检查点，进行前滚、回滚就行了。

共享表空间ibdata写失败

  如果是写共享表空间失败，那么这些数据不会被写到数据文件，数据库会认为这次刷盘从没发生过，MySQL此时会从磁盘载入原始的数据，然后找检查点，redo log前滚、回滚就行了。

脏数据刷数据文件失败

  写共享表空间成功，但是写数据文件失败，在恢复的时候，MySQL直接比较页面的checksum，如果不对的话，直接从共享表空间的double write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。

1.4 doublewrite的负载

  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、监控double write工作负载

mysql> show global status like '%dblwr%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Innodb_dblwr_pages_written | 44    |
| Innodb_dblwr_writes        | 8     |
+----------------------------+-------+
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。

适合关闭double write

• 海量DML

• 不惧怕数据损坏和丢失

• 系统写负载成为主要负载

1.5 相关参数

mysql> show variables like '%double%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| innodb_doublewrite            | ON    |
| innodb_doublewrite_batch_size | 0     |
| innodb_doublewrite_dir        |       |
| innodb_doublewrite_files      | 2     |
| innodb_doublewrite_pages      | 8     |
+-------------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)

#innodb_doublewrite：是否开启doublewrite
#innodb_doublewrite_batch_size：定义要批量写入的双写页面数
#innodb_doublewrite_dir：定义双写缓冲区文件目录
#innodb_doublewrite_files：定义双写文件的数量
#innodb_doublewrite_pages：定义批量写入时每个线程的最大双写页数