脏页落盘

什么是脏页？

对数据的修改，首先改内存中的缓冲池的页，由于缓冲区的数据跟磁盘中的数据不一致，所以称缓冲区的页为脏页。

脏页如何写入到磁盘？

不是每次更新都触发脏页落盘，而是通过CheckPoint机制刷新磁盘。

InnoDB数据落盘流程（大概）

为什么性能好

• 从流程中，可以看到，事务的操作全是在内存中进行，所以性能好。

如何持久化

• 在修改缓冲区之前，所有操作先写入Log Buffer，提交事务之前持久化到Redio日志，后面通过CheckPoint机制，将脏页落盘。

如何保证数据安全

• Write Ahead Log 策略（日志先行）。
• Force Log at Commit机制（提交事务时，将日志写入到磁盘）。
• CheckPoint机制。
• 双写机制：脏页拷贝到双写缓冲区之后，持久化到对应系统表空间的位置，然后把脏页更新到独立表空间，最后清除Redo日志。

为什么不马上更新到磁盘？

• 因为每次页的更新，都落盘的话，必将伴随4次磁盘IO，性能不会很高，随着写入操作的增加，性能指数下降。

如何确保日志安全进入磁盘？

• 日志写入Log Buffer之后，调用fsync函数确保日志从缓存写入磁盘。

fsync的功能是确保文件fd所有已修改的内容已经正确同步到硬盘上，该调用会阻塞等待直到设备报告IO完成。

Redo日志落盘策略

写入磁盘时机由 innodb_flush_log_at_trx_commit 控制。

• 0：每秒写入，跟事务无关，最多丢失1秒的的事务操作。
• 1：事务提交时写入磁盘，不丢失数据，效率也是最低。
• 2：事务提交，写入OS Buffer，间隔1秒写入，性能、安全性相比前两个居中。
  
  

CheckPoint机制

解决了什么问题

对缓冲池的操作，避免了直接修改磁盘，但是数据最终还是要写入到磁盘，通过此机制，不断将脏页落盘，这样可以减少Redo日志大小，在宕机的时候不用重做所有日志；
同时可以缓冲池内存不够用；
刷新脏页，还可以循环使用Redo日志，不会无限增大。

分类

sharp checkpoint：关闭数据库时，将缓冲池的脏页全部刷新到磁盘。
fuzzy checkpoint：数据库运行期间，选择不同时机将部分脏页写入磁盘。避免刷新全部带来的性能问题。

• Master Thread Checkpoint：固定频率刷新部分脏页到磁盘，异步操作不会阻塞用户线程。
• FLUSH_LRU_LIST Checkpoint：缓冲池淘汰非热点Page，如果该Page是脏页会执行CheckPoint。
• Async/Sync Flush Checkpoint：redo日志不可用时，强制脏页落盘，有了前两个这种一般不会发生。
• Dirty Page too much Checkpoint：脏页占比太多强制进行刷盘，阈值75%
  

Double Write机制

如果写入脏页时发生宕机怎么办法？
我们在修改更新Redo日志时，先将缓冲池的脏页拷贝到双写缓冲区，然后将数据顺序写到系统表空间的双写缓冲区，再离散写入独立表空间。这样，即使发生宕机，数据也能从系统表空间中恢复。

Redo日志只记录对页的修改而非数据本身。


从缓冲池复制到双写缓冲区 -> 顺序写入系统表空间 -> 离散写入独立表空间。