InnoDB Double write

记得刚开始看InnoDB文档的时候，Double Write一节（其实只有一小段）就让我很困惑。无奈当时内力太浅，纠缠了很久也没弄明白。时隔几个月，重新来整理一下。

涉及到的概念：Buffer Pool简称BP，Dirty Page，Log file，Flush，innodb tablespace。

1. 什么是Double Write

在InnoDB将BP中的Dirty Page刷（flush）到磁盘上时，首先会将Page刷到InnoDB tablespace的一个区域中，我们称该区域为Double write Buffer。在向Double write Buffer写入成功后，再择机将数据拷贝到正在的数据文件对应的位置。

咋一看，这个过程有些多余

2. 为什么需要Double Write

InnoDB中有记录（Row）被更新时，先将其在Buffer Pool（简称BP）中的page更新，并将这次更新记录到Log file中，这时候BP中的该page就是被标记为Dirty。在适当的时候（BP不够、系统闲置等），这些Dirty Page会被flush到磁盘上。

试想，在某个Dirty Page（一般是16K）flush的过程中，发生了系统断电（或者OS崩溃），16K的数据只有8K被写到磁盘上，这种现象被称为（partial page writes、torn pages、fractured writes）。一旦partial page writes发生，那么在InnoDB恢复时就很尴尬：在InnoDB的Log file中虽然知道这个数据页被修改了，但是却无法知道这个页被修改到什么程度，和这个页面相关的redo也就无法应用了。

举个例子：在InnoDB的log file中有如下Log：

Log sequence number 0 4285149977
Log sequence number 0 4287355447
Log sequence number 0 4289260680
Log sequence number 0 4291279900
Log sequence number 0 4293359020

其中第1、3个Log修改了该page，但是在断电时，BP中该page只被flush了一部分。那么InnoDB是无法决定上面的Log是否应该被应用的。这时，数据就出现了不一致。

所以，Log file的有效应用，前提是InnoDB的数据文件中的Page是一致的。

简而言之，Double write就是为了避免Partial page writes而设计的。

3. Double Write对性能的影响

系统需要将数据写两份，一般认为，Double Write是会降低系统性能的。peter猜测可能会有5-10%的性能损失，但是因为实现了数据的一致，是值得的。Mark Callaghan认为这应该是存储层面应该解决的问题，放在数据库层面无疑是牺牲了很多性能的。

事实上，Double Write对性能影响并没有你想象（写两遍性能应该降低了50%吧？）的那么大。在BP中一次性往往会有很多的Dirty Page同时被flush，Double Write则把这些写操作，由随机写转化为了顺序写。而在Double Write的第二个阶段，因为Double Write Buffer中积累了很多Dirty Page，所以向真正的数据文件中写数据的时候，可能有很多写操作可以合并，这样有可能会降低Fsync的调用次数。

基于上面的原因，Double Write并没有想象的那么糟。另外，Dimitri在测试后，发现打开和关闭Double Write对效率的影响并不大。

4. 相关参数与状态

是否打开了double write:

root@(none) 07:16:16>show variables like "%double%";
+--------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+--------------------+-------+
| innodb_doublewrite | ON |
+--------------------+-------+

Double write的使用情况：

root@(none) 07:15:50>SHOW STATUS LIKE "%innodb_dblwr%";
+----------------------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-----------+
| Innodb_dblwr_pages_written | 145373349 |
| Innodb_dblwr_writes | 2249336 |
+----------------------------+-----------+

上面可以看到，从BP共Flush了145373349个Pages到double write buffer中；一共调用了2249336次write写到真正的数据文件。可见，相当于每次write合并了 145373349 / 2249336 = 64.6次Flush。（这就是为什么double write buffer为什么并不会对效率有很大影响的原因）

5. 我的看法

在某些文件系统（ZFS等）层面能够保证不出现Partial page writes时，可以关闭Double Write。因为它对性能影响并不大，一般情况都建议打开，毕竟带来的数据安全性保障可能是我们更关心的。

参考文献：

[0]. Manual about Double Write

[1]. Innodb Double Write

[2]. Do you need the InnoDB doublewrite buffer

[3]. MySQL Performance: InnoDB Doublewrite Buffer Impact

参考：

http://ourmysql.com/archives/825