InnoDB 磁盘结构之数据字典和双写缓冲区

数据字典（InnoDB Data Dictionary）

MySQL中，数据字典包括了: 表结构、数据库名或表名、字段的数据类型、视图、索引、表字段信息、MySQL版本信息、存储过程、触发器等内容

InnoDB数据字典由内部系统表组成，这些表包含用于查找表、索引和表字段等对象的元数据。元数据物理上位于InnoDB系统表空间中。在MySQL8.0之前由于历史原因，数据字典元数据在一定
程度上与InnoDB表元数据文件（.frm文件）中存储的信息重叠

注: MySQL8.0版本以后 将所有原先存放于数据字典文件中的信息，全部存放到数据库系统表中，即将之前版本的 .frm,.opt等文件都移除了，不再通过文件的方式存储数据字典信息

双写缓冲区 ( Doublewrite Buffer Files)

• 什么是写失效 ( 部分页失效 )

  InnoDB的页和操作系统的页大小不一致，InnoDB页大小一般为16K，操作系统页大小为4K，InnoDB的页写入到磁盘时，一个页需要分4次写

  如果存储引擎正在写入页的数据到磁盘时发生了宕机，可能出现页只写了一部分的情况，比如只写了4K，就宕机了，这种情况叫做部分写失效（partial page write），可能会导致数据丢失
  

• 双写缓冲区 Doublewrite Buffer

  为了解决写失效问题，InnoDB实现了double write buffer Files, 它位于系统表空间，是一个存储区域

  在Buffer Pool的page页刷新到磁盘真正的位置前，会先将数据存在Doublewrite 缓冲区。这样在宕机重启时，如果出现数据页损坏，那么在应用redo log之前，需要通过该页的副本来还原该页，然后再进行redo log重做，double write实现了InnoDB引擎数据页的可靠性

  默认情况下启用双写缓冲区，如果要禁用Doublewrite 缓冲区，可以将 innodb_doublewrite 设置为0
  

• 数据双写流程
  

  • step1：当进行缓冲池中的脏页刷新到磁盘的操作时,并不会直接写磁盘,每次脏页刷新必须要先写double write
  • step2：通过memcpy函数将脏页复制到内存中的double write buffer
  • step3: double write buffer再分两次、每次1MB, 顺序写入共享表空间的物理磁盘上, 第一次写
  • step4: 在完成double write页的写入后，再将double wirite buffer中的页写入各个表的独立表空间文件中(数据文件 .ibd), 第二次写

• 为什么写两次 ?

  为啥写两次，刷一次数据文件保存数据不就可以了，为什么还要写共享表空间? 其实是因为共享表空间是在ibdbata文件中划出2M连续的空间，专门给double write刷脏页用的, 由于在这个过程中，double write页的存储是连续的，因此写入磁盘为顺序写，性能很高；完成double write后，再将脏页写入实际的各个表空间文件，这时写入就是离散的了

• Change Buffer

  系统表空间中的change buffer是内存缓冲池中change buffer的备份，也就是说被持久化到了系统表空间中。在崩溃恢复的时候会从系统表空间的change buffer中读取信息到buffer pool