概述

今天主要介紹下MySQL一個崩潰恢復很重要的特性--double write.

The doublewrite buffer is a storage area located in the system tablespace where InnoDB writes pages that are flushed from the InnoDB buffer pool, before the pages are written to their proper positions in the data file. Only after flushing and writing pages to the doublewrite buffer, does InnoDB write pages to their proper positions. If there is an operating system, storage subsystem, or mysqld process crash in the middle of a page write, InnoDB can later find a good copy of the page from the doublewrite buffer during crash recovery.

一、partial page write 問題

InnoDB 的Page Size一般是16KB，其數據校驗也是針對這16KB來計算的，將數據寫入到磁盤是以Page為單位進行操作的。而計算機硬件和操作系統，在極端情況下（比如斷電）往往并不能保證這一操作的原子性，16K的數據，寫入4K 時，發生了系統斷電/os crash ，只有一部分寫是成功的，這種情況下就是 partial page write 問題。
很多DBA 會想到系統恢復后，MySQL 可以根據redolog 進行恢復，而mysql在恢復的過程中是檢查page的checksum，checksum就是pgae的最后事務號，發生partial page write 問題時，page已經損壞，找不到該page中的事務號，就無法恢復。

二、 double write原理（double write buffer --> double write(ibdata1) --> ibd）

Double write 是InnoDB在 tablespace上的128個頁（2個區）是2MB；
其原理：
為了解決 partial page write 問題，當mysql將臟數據flush到data file的時候, 先使用memcopy 將臟數據復制到內存中的double write buffer ，之后通過double write buffer再分2次，每次寫入1MB到共享表空間，然后馬上調用fsync函數，同步到磁盤上，避免緩沖帶來的問題，在這個過程中，doublewrite是順序寫，開銷并不大，在完成doublewrite寫入后，在將double write buffer寫入各表空間文件，這時是離散寫入。
如果發生了極端情況（斷電），InnoDB再次啟動后，發現了一個Page數據已經損壞，那么此時就可以從doublewrite buffer中進行數據恢復了。

三、double write對性能的影響

位于共享表空間上的double write buffer實際上也是一個文件，寫DWB會導致系統有更多的fsync操作, 而硬盤的fsync性能, 所以它會降低mysql的整體性能. 但是并不會降低到原來的50%. 這主要是因為:
1) double write 是一個連接的存儲空間, 所以硬盤在寫數據的時候是順序寫, 而不是隨機寫, 這樣性能更高.
2) 將數據從double write buffer寫到真正的segment中的時候, 系統會自動合并連接空間刷新的方式, 每次可以刷新多個pages;

如果頁大小是 16k ，那么就有 128 個頁 (1M) 需要寫，但是 128 個頁寫入到共享表空間是 1 次 IO 完成，也就是說doublewrite 寫開銷是 1+128 次。其中 128 次是寫數據文件表空間。

doublewrite 寫入是順序的，性能開銷取決于寫入量，通常 5%-25% 的性能影響。

四、double write在恢復的時候是如何工作的?

If there’s a partial page write to the doublewrite buffer itself, the original page will still be on disk in its real location.

如果是寫doublewrite buffer本身失敗,那么這些數據不會被寫到磁盤,InnoDB此時會從磁盤載入原始的數據,然后通過InnoDB的事務日志來計算出正確的數據,重新寫入到doublewrite buffer.

When InnoDB recovers, it will use the original page instead of the corrupted copy in the doublewrite buffer. However, if the doublewrite buffer succeeds and the write to the page’s real location fails, InnoDB will use the copy in the doublewrite buffer during recovery.

如果 doublewrite buffer寫成功的話,但是寫磁盤失敗,InnoDB就不用通過事務日志來計算了,而是直接用buffer的數據再寫一遍.

InnoDB knows when a page is corrupt because each page has a checksum at the end; the checksum is the last thing to be written, so if the page’s contents don’t match the checksum, the page is corrupt. Upon recovery, therefore, InnoDB just reads each page in the doublewrite buffer and verifies the checksums. If a page’s checksum is incorrect, it reads the page from its original location.

在恢復的時候,InnoDB直接比較頁面的checksum,如果不對的話,就從硬盤載入原始數據,再由事務日志開始推演出正確的數據.所以InnoDB的恢復通常需要較長的時間.

五、 double write相關參數

InnoDB_doublewrite=1表示啟動double write,show status like 'InnoDB_dblwr%'可以查詢double write的使用情況;

#是否開啟double write
mysql> show variables like '%double%write%';
#Double write的使用情況
mysql> show status like "%InnoDB_dblwr%";
InnoDB_dblwr_pages_written #從bp flush 到 DBWB的個數
InnoDB_dblwr_writes #寫文件的次數

每次寫操作合并page的個數= InnoDB_dblwr_pages_written/InnoDB_dblwr_writes

六、是否一定需要 double write ？

In some cases, the doublewrite buffer really isn’t necessary—for example, you might want to disable it on slaves. Also, some filesystems (such as ZFS) do the same thing themselves, so it is redundant for InnoDB to do it. You can disable the doublewrite buffer by setting InnoDB_doublewrite to 0.

1、Fursion-io 原子寫，如果每次寫16k就是16k，每次寫都是16k不會出現部分寫partial write寫4k的情況。

2、特定的文件系統( b-tree file system)，支持原子寫。