概述

今天主要介绍下MySQL一个崩溃恢复很重要的特性--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 问题

InnoDB 的Page Size一般是16KB，其数据校验也是针对这16KB来计算的，将数据写入到磁盘是以Page为单位进行操作的。而计算机硬件和操作系统，在极端情况下（比如断电）往往并不能保证这一操作的原子性，16K的数据，写入4K 时，发生了系统断电/os crash ，只有一部分写是成功的，这种情况下就是 partial page write 问题。
很多DBA 会想到系统恢复后，MySQL 可以根据redolog 进行恢复，而mysql在恢复的过程中是检查page的checksum，checksum就是pgae的最后事务号，发生partial page write 问题时，page已经损坏，找不到该page中的事务号，就无法恢复。

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

Double write 是InnoDB在 tablespace上的128个页（2个区）是2MB；
其原理：
为了解决 partial page write 问题 ，当mysql将脏数据flush到data file的时候, 先使用memcopy 将脏数据复制到内存中的double write buffer ，之后通过double write buffer再分2次，每次写入1MB到共享表空间，然后马上调用fsync函数，同步到磁盘上，避免缓冲带来的问题，在这个过程中，doublewrite是顺序写，开销并不大，在完成doublewrite写入后，在将double write buffer写入各表空间文件，这时是离散写入。
如果发生了极端情况（断电），InnoDB再次启动后，发现了一个Page数据已经损坏，那么此时就可以从doublewrite buffer中进行数据恢复了。

三、double write对性能的影响

位于共享表空间上的double write buffer实际上也是一个文件，写DWB会导致系统有更多的fsync操作, 而硬盘的fsync性能, 所以它会降低mysql的整体性能. 但是并不会降低到原来的50%. 这主要是因为: 
1) double write 是一个连接的存储空间, 所以硬盘在写数据的时候是顺序写, 而不是随机写, 这样性能更高. 
2) 将数据从double write buffer写到真正的segment中的时候, 系统会自动合并连接空间刷新的方式, 每次可以刷新多个pages;

如果页大小是 16k ，那么就有 128 个页 (1M) 需要写，但是 128 个页写入到共享表空间是 1 次 IO 完成，也就是说doublewrite 写开销是 1+128 次。其中 128 次是写数据文件表空间。

doublewrite 写入是顺序的，性能开销取决于写入量，通常 5%-25% 的性能影响。

四、double write在恢复的时候是如何工作的?

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

如果是写doublewrite buffer本身失败,那么这些数据不会被写到磁盘,InnoDB此时会从磁盘载入原始的数据,然后通过InnoDB的事务日志来计算出正确的数据,重新 写入到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写成功的话,但是写磁盘失败,InnoDB就不用通过事务日志来计算了,而是直接用buffer的数据再写一遍.

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.

在恢复的时候,InnoDB直接比较页面的checksum,如果不对的话,就从硬盘载入原始数据,再由事务日志 开始推演出正确的数据.所以InnoDB的恢复通常需要较长的时间.

五、 double write相关参数

InnoDB_doublewrite=1表示启动double write,show status like 'InnoDB_dblwr%'可以查询double write的使用情况;

#是否开启double write
mysql> show variables like '%double%write%';
#Double write的使用情况
mysql> show status like "%InnoDB_dblwr%";
InnoDB_dblwr_pages_written #从bp flush 到 DBWB的个数
InnoDB_dblwr_writes #写文件的次数

每次写操作合并page的个数= 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 原子写，如果每次写16k就是16k，每次写都是16k不会出现部分写partial write写4k的情况。

2、特定的文件系统( b-tree file system)，支持原子写。