标签：刷脏页 flush InnoDB 内存 MySQL 脏页 升职 抖擞
还在摸鱼发文的我，自己之前写的SQL也都测过还是挺快的。突然领导在紧急群里艾特我！
看了下监控图，发现总有一些时刻看起来随机持续时间又短，难以复现。
WAL 机制：InnoDB在处理更新语句时，只做写日志这个磁盘操作（redo log），在更新内存写完redo log后，就返回给客户端，本次更新成功。
想象你是一个店老板：
- 数据文件 - 用来记账的账本
- redo log - 记账用的粉板
- 内存 - 你的记忆
你总要找时间把账本更新下，即把内存里的数据写盘（flush）。在flush前，撕葱的赊账总额，其实跟你手中账本的记录不一致。因为撕葱今天的赊账金额还只在粉板上，而账本里的记录是老的，还没把今天的赊账算进去。
内存数据页跟磁盘数据页内容不一致，该内存页为“脏页”- 内存数据写盘后，
内存数据页和磁盘数据页内容一致了，称为“干净页”
无论脏页 or 干净页，都指内存数据页。
撕葱赊账示意图
假设原来撕葱欠账10元，这次又要赊9元。
所以平时执行很快的更新操作，其实就是在写内存和日志，而MySQL抖擞地那一下，可能就是在刷脏页（flush）。
领导又开始懵逼了
那何时会触发MySQL的flush呀？
想想店老板何时会把赊账记录落实到账本？
1 redo log写满
粉板写满了，这时再有更多的撕葱来赊账，老板必须放下手活，将粉板上的记录擦掉一些，腾空间以继续记账。当然了，擦掉前也必须先将正确账目记录到账本。
用技术话语描述，就是InnoDB的redo log写满了。这时系统会停止所有更新操作，把checkpoint往前推进，redo log留出空间可以继续写。
- redo log状态图
checkpoint 不是随便往前修改一下位置的。比如上图，把checkpoint位置从CP ~ CP’，就需要将两个点之间的日志（浅绿色部分），对应的所有脏页都flush。之后，write pos ~ CP’就可再写redo log。
2 系统内存不足
可以这么理解，这天生意太好，要记的事太多，老板发现自己快记不住了，赶紧找出账本把撕葱这笔账先加进去。
当需要新的内存页，而内存不够用的时候，就要淘汰一些数据页，空出内存给别的数据页用。若淘汰的是“脏页”，就要先将脏页写到磁盘。
领导又开始好奇了
这时难道不能直接把内存淘汰掉，下次需要请求时，从磁盘读入数据页，然后拿redo log出来应用不就行了？
这里其实是从性能考虑。若刷脏页一定会写盘，就保证了每个数据页有两种状态：
- 内存里存在，内存里就肯定是正确的结果，直接返回
- 内存里无数据，就可以肯定数据文件上是正确的结果，读入内存后返回。
这样的效率最高。
3 MySQL认为系统“空闲”时
生意不忙时自然没啥忙的，店老板也闲着，不如更新下账本。
MySQL空闲机会总是少的，可能很快把日志写满，所以MySQL要合理安排时间，即使很忙，也要见缝插针地找时间，只要有机会就刷一点“脏页”。
4 MySQL正常关闭
年底要关门回家过年了，清算账目。
这时候掌柜要把所有账都记到账本上，这样过完年重新开张的时候，就能就着账本明确账目情况了。
这时MySQL会把内存的脏页都flush，下次启动时，就能直接从磁盘读数据，启动速度会很快。
领导开始犯难了，这么多场景都会触发，它们会对线上稳定性有啥影响吗？
各场景的性能开销
第3种MySQL空闲时的操作，系统本就无压力，第4种MySQL还本来就要关闭了。所以这两种情况你也都不会去关注性能。
第1种：“redo log写满，要flush脏页”，这种情况是InnoDB要尽量避免的。因为此时，整个系统就不能再接受更新，所有更新都必须堵住。
从监控上看，这时更新数会跌为0。
第2种：“内存不够了，要先将脏页flush”，这种情况其实就是常态。InnoDB用缓冲池（buffer pool）管理内存，缓冲池中的内存页有如下状态：
- 还没有使用的
- 使用了并且是干净页
- 使用了并且是脏页。
InnoDB的策略是尽量使用内存，因此对于一个长时间运行的库来说，未被使用的页面很少。
当要读入的数据页不在内存时，就必须到缓冲池中申请一个数据页。这时只能把 最久不使用 的数据页从内存中淘汰，视淘汰的对象不同：
- 干净页
直接释放出来复用 - 脏页
必须将脏页先刷盘，变干净后才能复用
所以，刷脏页虽然是常态，但出现以下这两种情况，都会明显影响性能：
- 一个查询要淘汰的脏页个数太多，会导致查询的响应时间明显变长
- 日志写满，更新全部堵住，写性能跌为0，这种情况对敏感业务来说，是不能接受的。
所以，InnoDB要有控制脏页比例的机制，来尽量避免上面的这两种情况。
哦豁，只见领导又放大了眼睛，愿闻其详，InnoDB自己有哪些刷脏页的控制策略呢?
不要急，都会和你说的！
首先要正确地告诉InnoDB所在主机的IO能力，这样InnoDB才能知道需要全力刷脏页时，可以刷多快。
这就是innodb_io_capacity参数，告诉InnoDB你的磁盘能力。推荐设置成磁盘的IOPS。磁盘的IOPS可通过fio工具测试，下面的语句是我用来测试磁盘随机读写的命令：
fio -filename=$filename -direct=1 -iodepth 1 -thread
-rw=randrw -ioengine=psync -bs=16k -size=500M -numjobs=10
-runtime=10 -group_reporting -name=mytest
由于错误设置innodb_io_capacity参数导致的性能问题很多。比如，有时一个库的性能，可能MySQL的写入速度很慢，TPS很低，但数据库主机的IO压力并不大。
主机磁盘用的SSD，但 innodb_io_capacity 值设置300。于是，InnoDB认为这个系统的能力就这么差，所以刷脏页特别慢，甚至比脏页生成速度还慢，就造成脏页累积，影响了查询和更新性能。
虽然我们现在已经定义了“全力刷脏页”的行为，但平时总不能一直是全力刷，毕竟磁盘能力不能只用来刷脏页，还需要服务用户请求。
InnoDB怎么控制引擎按照“全力”的百分比来刷脏页。
根据我前面提到的知识点，试想一下，如果你来设计策略控制刷脏页的速度，会参考哪些因素呢？
这个问题可以这么想，如果刷太慢，会出现什么情况？首先是内存脏页太多，其次是redo log写满。
所以，InnoDB的刷盘速度就是要参考这两个因素：一个是脏页比例，一个是redo log写盘速度。
InnoDB会根据这两个因素先单独算出两个数字。
参数innodb_max_dirty_pages_pct是脏页比例上限，默认值是75%。InnoDB会根据当前的脏页比例（假设为M），算出一个范围在0到100之间的数字，计算这个数字的伪代码类似这样：
F1(M)
{
if M>=innodb_max_dirty_pages_pct then
return 100;
return 100*M/innodb_max_dirty_pages_pct;
}
InnoDB每次写入的日志都有一个序号，当前写入的序号跟checkpoint对应的序号之间的差值，我们假设为N。InnoDB会根据这个N算出一个范围在0到100之间的数字，这个计算公式可以记为F2(N)。F2(N)算法比较复杂，你只要知道N越大，算出来的值越大就好了。
然后，根据上述算得的F1(M)和F2(N)两个值，取其中较大的值记为R，之后引擎就可以按照innodb_io_capacity定义的能力乘以R%来控制刷脏页的速度。
上述的计算流程比较抽象，不容易理解，所以我画了一个简单的流程图。图中的F1、F2就是上面我们通过脏页比例和redo log写入速度算出来的两个值。
- InnoDB刷脏页速度策略
现在你知道了，InnoDB会在后台刷脏页，而刷脏页的过程是要将内存页写入磁盘。所以，无论是你的查询语句在需要内存的时候可能要求淘汰一个脏页，还是由于刷脏页的逻辑会占用IO资源并可能影响到了你的更新语句，都可能是造成你从业务端感知到MySQL“抖”了一下的原因。
要尽量避免这种情况，你就要合理地设置innodb_io_capacity的值，并且平时要多关注脏页比例，不要让它经常接近75%。
其中，脏页比例是通过Innodb_buffer_pool_pages_dirty/Innodb_buffer_pool_pages_total得到的，具体的命令参考下面的代码：
mysql> select VARIABLE_VALUE into @a from global_status where VARIABLE_NAME = 'Innodb_buffer_pool_pages_dirty';
select VARIABLE_VALUE into @b from global_status where VARIABLE_NAME = 'Innodb_buffer_pool_pages_total';
select @a/@b;
接下来，我们再看一个有趣的策略。
一旦一个查询请求需要在执行过程中先flush掉一个脏页时，这个查询就可能要比平时慢了。而MySQL中的一个机制，可能让你的查询会更慢：在准备刷一个脏页的时候，如果这个数据页旁边的数据页刚好是脏页，就会把这个“邻居”也带着一起刷掉；而且这个把“邻居”拖下水的逻辑还可以继续蔓延，也就是对于每个邻居数据页，如果跟它相邻的数据页也还是脏页的话，也会被放到一起刷。
在InnoDB中，innodb_flush_neighbors 参数就是用来控制这个行为的，值为1的时候会有上述的“连坐”机制，值为0时表示不找邻居，自己刷自己的。
找“邻居”这个优化在机械硬盘时代是很有意义的，可以减少很多随机IO。机械硬盘的随机IOPS一般只有几百，相同的逻辑操作减少随机IO就意味着系统性能的大幅度提升。
而如果使用的是SSD这类IOPS比较高的设备的话，我就建议你把innodb_flush_neighbors的值设置成0。因为这时候IOPS往往不是瓶颈，而“只刷自己”，就能更快地执行完必要的刷脏页操作，减少SQL语句响应时间。
在MySQL 8.0中，innodb_flush_neighbors参数默认值已是0。
总结
WAL机制后续需要的刷脏页操作和执行时机。利用WAL技术，数据库将随机写转换成了顺序写，大大提升了数据库的性能。
但是，由此也带来了内存脏页的问题。脏页会被后台线程自动flush，也会由于数据页淘汰而触发flush，而刷脏页的过程由于会占用资源，可能会让你的更新和查询语句的响应时间长一些。
标签：刷脏页,flush,InnoDB,内存,MySQL,脏页,升职,抖擞 来源： https://blog.csdn.net/qq_33589510/article/details/115707006
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