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一、存在的问题

为什么需要Double Write： InnoDB的PageSize是16kb，其数据校验也是针对这16KB来计算的，将数据写入磁盘是以Page为单位的进行操作的。而计算机硬件和操作系统，写文件是以4KB作为基本单位，那么将一个Page写到磁盘上，在OS级别需要4个块。当发生数据库宕机时，并不能保证这一操作的原子性。例如Innodb存储引擎正在写入某个页到表中，而这个页只写了一部分4KB。之后就发生了宕机，这种现象被称为部分写失效partial page write。在Innodb存储引擎未使用doublewrite技术前，曾经出现过因为部分写失效而导致数据丢失的现象，磁盘上是一个不完整的数据页。因为系统恢复后MySQL是不是可以根据 redolog 进行恢复。redolog记录的是物理位置（即变更向量）binlog记录的是逻辑日志（即纯粹的SQL），他们都无法恢复这个数据页的数据，毕竟每一次更改不是改变了整个数据页，而是改变一个数据页的一小部分。

下面做一个数据写入过程的大致描述：

当发起一个update，首先需要从os存储.ibd文件中读取对应的数据页到buffer cache中；然后SQL对其进行更改，更改的数据物理位置（位置偏移量）写入redo log；完成日志落盘后buffer刷脏时，需要将buffer中更改的脏数据页dirty page完完整整的写入OS存储中，这里就会出现数据库和OS调用IO次数不同的鸿沟。

脏页: 当数据从磁盘加载到缓冲池的数据页后，数据页内容被修改后，此数据页称为脏页

Insert Buffer是用来提高存储引擎性能上的提升，Double Write就是为了在数据库崩溃恢复时保证数据不丢失的一个重要特性，保证了数据的可靠性。

二、Double Write

自己先想想如何能够解决上述问题，思想很重要。

Double Write的思想就是：给当前的这个Page做一个备份，如果写脏页的时候发生宕机，在重启后使用下备份先恢复下数据页再写磁盘就可以了。

如图，其实Double Write分为了两个组成部分：
【1】内存中的double write buffer
【2】物理磁盘上共享表空间中连续的128个页，即2个区extent，大小同样为2MB

数据库表空间由段segment、区extent、页page组成。
  ■ 段segment：包括了数据段（B+树的叶子结点）、索引段、回滚段。
  ■ 区extent：由连续的页组成，任何情况下每个区都为1M，一个区中有64个连续页16k
  ■ 页page：，数据页B-tree Node默认大小为16KB

使用Double Write后的脏页刷新流程就是多了几步操作：
【1】在对缓冲池的脏页进行刷新时，并不直接写磁盘，而是会通过memcpy函数将脏页先复制到内存中的Double write buffer
【2】通过double write buffer再分两次，每次1MB顺序地写入共享表空间的物理磁盘上，然后马上调用fsync函数，同步磁盘，避免缓冲写带来的问题

如图，如果操作系统在将页写入磁盘的过程中发生了崩溃，在恢复过程中，InnoDB存储引擎可以从共享表空间中的Double write中找到该页的一个副本，将其复制到表空间文件，再应用重做日志。

共享表空间Doublewrite Buffer中的数据是修改前的数据。在写入数据页到磁盘之前，首先将数据页写入到共享表空间中，然后再将共享表空间中的数据页复制一份写入到磁盘上的数据文件。这个过程中，共享表空间中的数据页保存的是事务执行之前的数据，也就是修改前的数据。这样做的目的是为了保证数据页写入磁盘的原子性。如果在写入数据页到磁盘时发生故障，可以通过共享表空间中的数据页来恢复数据，保证数据的一致性。当发生故障后，需要使用共享表空间的备份来覆盖磁盘上的数据文件，将修改前的数据重新写入到磁盘。然后，通过redo log来进行数据恢复，重新执行事务的修改操作，将修改后的数据写入到磁盘，从而完成数据的恢复。

下面显示了一个由Double write进行恢复的情况：

090923 12:36:32 mysqld restarted
090923 12:26:33 InnoDB: Database was not shut down normally!
InnoDB: Starting crash recovery.
InnoDB: Reading tablespace information from the .ibd files...
InnoDB: Crash recovery may have faild for some .ibd files!
InnoDB: Restoring possible half-written data pages from the doublewrite.
InnoDB: buffer...

三、Double Write 的问题

Double write buffer它是在物理文件上的一个buffer, 其实也就是file，所以它会导致系统有更多的fsync操作，而因为硬盘的fsync性能问题，所以也会影响到数据库的整体性能。Double write页是连续的，因此这个过程是顺序写的，开销并不是很大。经测试开启DBW后innodb的写入时间仅仅比不开启高10%，为了数据安全方式写丢失，这个代价是可以承受的。

在完成Double write页的写入后，再将Double write buffer中的页写入各个数据文件中，此时的写入则是离散的

如果有double write buffer，会检查double writer的数据的完整性，如果不完整直接丢弃double write buffer内容，重新执行那条redo log，如果double write buffer的数据是完整的，用double writer buffer的数据更新该数据页，跳过该redo log。