突然掉电，为啥MySQL也不会丢失数据？

作者：架构师之路

MySQL采用buffer机制，避免每次读写进行磁盘IO，提升效率，那么，问题来了，这个操作并非原子，如果执行到一半断电，会不会出现问题呢？

MySQL采用buffer机制，避免每次读写进行磁盘IO，提升效率：

• 《缓冲池(buffer pool)》
• 《写缓冲(change buffer)》
• 《日志缓冲(log buffer)》

MySQL的buffer一页的大小是16K，文件系统一页的大小是4K，也就是说，MySQL将buffer中一页数据刷入磁盘，要写4个文件系统里的页。

如上图所示，MySQL里page=1的页，物理上对应磁盘上的1+2+3+4四个格。

那么，问题来了，这个操作并非原子，如果执行到一半断电，会不会出现问题呢？

会，这就是所谓的“页数据损坏”。

如上图所示，MySQL内page=1的页准备刷入磁盘，才刷了3个文件系统里的页，掉电了，则会出现：重启后，page=1的页，物理上对应磁盘上的1+2+3+4四个格，数据完整性被破坏。

画外音：redo无法修复这类“页数据损坏”的异常，修复的前提是“页数据正确”并且redo日志正常。

如何解决这类“页数据损坏”的问题呢？

很容易想到的方法是，能有一个“副本”，对原来的页进行还原，这个存储“副本”的地方，就是Double Write Buffer。

Double Write Buffer，但它与传统的buffer又不同，它分为内存和磁盘的两层架构。

画外音：传统的buffer，大部分是内存存储;而DWB里的数据，是需要落地的。

如上图所示，当有页数据要刷盘时：

• 第一步：页数据先memcopy到DWB的内存里；
• 第二步：DWB的内存里，会先刷到DWB的磁盘上；
• 第三步：DWB的内存里，再刷到数据磁盘存储上；

画外音：DWB由128个页构成，容量只有2M。

步骤2和步骤3要写2次磁盘，这就是“Double Write”的由来。

DWB为什么能解决“页数据损坏”问题呢？

假设步骤2掉电，磁盘里依然是1+2+3+4的完整数据。

画外音：只要有页数据完整，就能通过redo还原数据。

假如步骤3掉电，DWB里存储着完整的数据。

所以，一定不会出现“页数据损坏”问题。

画外音：写了2次，总有一个地方的数据是OK的。

自己实验了几十次，仍没能复现“页数据损坏”，在网上找了一个“页数据损坏”时，MySQL重启过程利用DWB修复页数据的图。

可以看到，启动过程中：

• InnoDB检测到上一次为异常关闭；
• 尝试恢复ibd数据，失败；
• 从DWB中恢复写了一半的页；

能够通过DWB保证页数据的完整性，但毕竟DWB要写两次磁盘，会不会导致数据库性能急剧降低呢？

分析DWB执行的三个步骤：

• 第一步，页数据memcopy到DWB的内存，速度很快；
• 第二步，DWB的内存fsync刷到DWB的磁盘，属于顺序追加写，速度也很快；
• 第三步，刷磁盘，随机写，本来就需要进行，不属于额外操作；

另外，128页(每页16K)2M的DWB，会分两次刷入磁盘，每次最多64页，即1M的数据，执行也是非常之快的。

综上，性能会有所影响，但影响并不大。

画外音：

• write­-ahead-log之所以性能高，就是因为顺序追加写；
• 有第三方测评，评估约10%性能损失；

更具体的，InnoDB里有两个变量可以查看double write buffer相关的情况：

• Innodb_dblwr_pages_written：记录写入DWB中页的数量。
• Innodb_dblwr_writes：记录DWB写操作的次数。

可以通过：

复制

show global status like "%dblwr%"

• 1.

来进行查询。

结尾

MySQL有很强的数据安全性机制：

• 在异常崩溃时，如果不出现“页数据损坏”，能够通过redo恢复数据；
• 在出现“页数据损坏”时，能够通过double write buffer恢复页数据；

double write buffer：

• 不是一个内存buffer，是一个内存/磁盘两层的结构，是InnoDB里On-Disk架构里很重要的一部分；
• 是一个通过写两次，保证页完整性的机制；

知其然，知其所以然。

思路比结论重要，希望大家有收获。