MySQL为什么有了redolog还需要double write buffer?

MySQL为什么有了redolog还需要double write buffer？

问题

我们知道MySQL InnoDB引擎使用redolog作为异常容灾恢复的机制，当MySQL进程发生异常退出、机器断电等，在重新启动时，使用redolog恢复。

OK，redolog是被MySQL设计为异常崩溃恢复的，double write buffer同样是为了保证数据完整性，那么既然已经有了redolog，为什么还需要double write buffer（双写缓冲区）呢？

double write buffer

InnoDB用double write buffer（双写缓冲区）来避免页没写完整所导致的数据损坏。当一个磁盘写操作不能完整地完成时，不完整的页写入就可能发生，16KB的页可能只有一部分被写到磁盘上。有多种多样的原因（崩溃、Bug，等等）可能导致页没有写完整。double write buffer在这种情况发生时可以保证数据完整性。

MySQL的buffer一页的大小是16K，但是底层文件系统一页的大小是4K，换句话说，MySQL将一页buffer数据刷入磁盘，需要写4个文件系统里的页。

假如MySQL内page=1的页准备刷入磁盘，才刷了2个(p1和p2)到文件系统里的页，这个时候停电或者机器宕机，当机器恢复后，buffer的一页数据完整性已经遭到破坏，这时MySQL通过double write buffer来解决数据损坏。

double write buffer是表空间一个特殊的保留区域，在一些连续的块中足够保存100个页。本质上是一个最近写回的页面的备份拷贝。当InnoDB从缓冲池刷新页面到磁盘时，首先把它们写（或者刷新）到double write buffer，然后再把它们写到其所属的数据区域中。这可以保证每个页面的写入都是原子并且持久化的。

如果有一个不完整的页写到了double write buffer，原始的页依然会在磁盘上它的真实位置。当InnoDB恢复时，它将用原始页面替换掉双写缓冲中的损坏页面。

然而，如果double write buffer成功写入，但写到页的真实位置失败了，InnoDB在恢复时将使用双写缓冲中的拷贝来替换。

InnoDB知道什么时候页面损坏了，因为每个页面在末尾都有校验值（Checksum）。校验值是最后写到页面的东西，所以如果页面的内容跟校验值不匹配，说明这个页面是损坏的。因此，在恢复的时候，InnoDB只需要读取double write buffer中每个页面并且验证校验值。如果一个页面的校验值不对，就从它的原始位置读取这个页面。

我们来梳理一下整个数据页落盘刷新的过程：

1. buffer数据页先copy到double write buffer的内存里；
2. double write buffer的内存数据刷到double write buffer的磁盘上；
3. double write buffer的内存再刷到数据磁盘上；

当MySQL出现异常崩溃时，有如下几种情况发生：

情况一：步骤1前宕机，刷盘未开始，数据在redo log，后期可以恢复

情况二：步骤1后，步骤2前宕机，因为是在内存中，宕机清空内存，和情况1一样

情况三：步骤2后，步骤3前宕机，因为DWB的磁盘有完整的数据，可以修复损坏的页数据

由此我们可以得出结论，double write buffer是针对实际的buffer数据页的原子性保证，就是避免MySQL异常崩溃时，写的那几个data page不会出错，要么都写了，要么什么都没有做。

为什么redolog无法代替double write buffer？

redolog的设计之初，是“账本的作用”，是一种操作日志，用于MySQL异常崩溃恢复使用，是InnoDB引擎特有的日志，本质上是物理日志，记录的是 “ 在某个数据页上做了什么修改 ” ，但如果数据页本身已经发生了损坏，redolog来恢复已经损坏的数据块是无效的，数据块的本身已经损坏，再次重做依然是一个坏块。

所以此时需要一个数据块的副本来还原该损坏的数据块，再利用重做日志进行其他数据块的重做操作，这就是double write buffer的原因作用。

因此，double write buffer与redolog对于容灾场景，缺一不可。

本文参考：

《高性能MySQL第三版》