臟頁落盤

什么是臟頁？

對數據的修改，首先改內存中的緩沖池的頁，由于緩沖池的數據跟磁盤中的數據不一致，所以稱緩沖池的頁為臟頁。

臟頁如何寫入到磁盤？

不是每次更新都觸發(fā)臟頁落盤，而是通過CheckPoint機制刷新磁盤。

InnoDB數據落盤流程（大概）

為什么性能好

• 從流程中，可以看到，事務的操作全是在內存中進行，所以性能好。

如何持久化

• 在修改緩沖區(qū)之前，所有操作先寫入Log Buffer，提交事務之前持久化到Redio日志，后面通過CheckPoint機制，將臟頁落盤。

如何保證數據安全

• Write Ahead Log 策略（日志先行）。
• Force Log at Commit機制（提交事務時，將日志寫入到磁盤）。
• CheckPoint機制。
• 雙寫機制：臟頁拷貝到雙寫緩沖區(qū)之后，持久化到對應系統表空間的位置，然后把臟頁更新到獨立表空間，最后清除Redo日志。

為什么不馬上更新到磁盤？

• 因為每次頁的更新，都落盤的話，必將伴隨4次磁盤IO，性能不會很高，隨著寫入操作的增加，性能指數下降。

如何確保日志安全進入磁盤？

• 日志寫入Log Buffer之后，調用fsync函數確保日志從緩存寫入磁盤。

fsync的功能是確保文件fd所有已修改的內容已經正確同步到硬盤上，該調用會阻塞等待直到設備報告IO完成。

Redo日志落盤策略

寫入磁盤時機由 innodb_flush_log_at_trx_commit 控制。

• 0：每秒寫入，跟事務無關，最多丟失1秒的的事務操作。
• 1：事務提交時寫入磁盤，不丟失數據，效率也是最低。
• 2：事務提交，寫入OS Buffer，間隔1秒寫入，性能、安全性相比前兩個居中。
  
  

CheckPoint機制

解決了什么問題

對緩沖池的操作，避免了直接修改磁盤，但是數據最終還是要寫入到磁盤，通過此機制，不斷將臟頁落盤，這樣可以減少Redo日志大小，在宕機的時候不用重做所有日志；
同時可以緩解緩沖池內存不夠用的情況；
刷新臟頁，還可以循環(huán)使用Redo日志，不會無限增大。

分類

sharp checkpoint：關閉數據庫時，將緩沖池的臟頁全部刷新到磁盤。
fuzzy checkpoint：數據庫運行期間，選擇不同時機將部分臟頁寫入磁盤。避免刷新全部帶來的性能問題。

• Master Thread Checkpoint：固定頻率刷新部分臟頁到磁盤，異步操作不會阻塞用戶線程。
• FLUSH_LRU_LIST Checkpoint：緩沖池淘汰非熱點Page，如果該Page是臟頁會執(zhí)行CheckPoint。
• Async/Sync Flush Checkpoint：redo日志不可用時，強制臟頁落盤，有了前兩個這種一般不會發(fā)生。
• Dirty Page too much Checkpoint：臟頁占比太多強制進行刷盤，閾值75%
  

Double Write機制

如果寫入臟頁時發(fā)生宕機怎么辦法？
我們在修改更新Redo日志時，先將緩沖池的臟頁拷貝到雙寫緩沖區(qū)，然后將數據順序寫到系統表空間的雙寫緩沖區(qū)，再離散寫入獨立表空間。這樣，即使發(fā)生宕機，數據也能從系統表空間中恢復。
（順序寫的速度是很快的）

Redo日志只記錄對頁的修改而非數據本身。


從緩沖池復制到雙寫緩沖區(qū) -> 順序寫入系統表空間 -> 離散寫入獨立表空間。

總結

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