MySQL深入10-脏页刷新
# MySQL深入-脏页刷新
在redo log中有一个关键机制：WAL，它类似于草稿本的形式，减少了写磁盘的次数，大大提高了数据库磁盘I/O操作的效率，从而提高了数据库的性能。
但是草稿本的内容终究是要写入试题卷，相当于内存里的数据终究要写入磁盘。这个过程就是flush。在flush之前，内存里的数据和磁盘里的数据是不一致的。
脏页： 当内存数据页跟磁盘数据页内容不一致的时候，这个内存页被称为脏页。
干净页： 内容数据写入磁盘后，内存和磁盘上的数据页内容一致后，这个内存页就被称为干净页。
平时执行很快的更新操作，其实就是在写内存和日志，而MySQL偶尔抖一下的瞬间，可能就是在刷脏页（flush）。
# 脏页刷新的四种场景
# 场景1-redo log写满
场景1就好比在只有一张草稿纸的情况下，如果草稿纸已经写满了，你就只能把草稿纸一部分内容记录到试题卷上，记录完毕之后再擦掉这部分内容。
这个场景，对应的就是 InnoDB 的 redo log 写满了。这时候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。
在上图中，checkpoint 位置从 CP 推进到 CP’，就需要将两个点之间的日志（浅绿色部分）所对应的所有脏页都flush到磁盘上。之后，图中write pos到CP’之间就是可以再写入到redo log的区域。
# 场景2-内存不足
假设A的记忆最多能记10件事情，现在已经记下了7件事情，现在又来了5件事情需要记录，由于记忆不到那么多，就需要把之前记下的事情先写入日记本。这个记忆就相当于内存，记忆不下那么多，相当于内存不够。
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使用。如果淘汰的是“脏页”，就要先将脏页写到磁盘。
# 场景3-空闲状态
MySQL认为系统空闲的时候，或者即使MySQL比较忙，但是也会忙中偷闲，只要找到机会就刷一点脏页。
# 场景4-关闭
MySQL 正常关闭的情况。这时候，MySQL会把内存的脏页都 flush 到磁盘上，这样下次 MySQL 启动的时候，就可以直接从磁盘上读数据，启动速度会很快。
# 四种场景的性能影响
由于场景3是空闲状态，场景4是临近关闭状态，这两种场景是不太需要关注性能问题的，所以我们重点分析场景1和场景2。
场景1
redo log写满了，要flush脏页。这种情况是需要避免的。因为在这种情况下，系统是暂时不接受更新的，所有的更新相当于阻塞了。
场景2
内容不够用了，先将脏页写到磁盘。这种情况是常态。
InnoDB用缓冲池（buffer pool）管理内存，缓冲池的内存页有三种状态：
- 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。
如果要读入的数据页没有在内存中，就必须到缓冲池中申请一个数据页。这时候只能把最久不使用的数据页从内存中淘汰掉：
- 如果淘汰的是一个干净页，就直接释放出来复用。
- 如果是脏页，就必须将脏页刷到磁盘，变成干净页才能复用。
在刷新脏页的时候，如下的情况会明显影响性能：
- 一个查询要淘汰的脏页个数，就会导致查询的时间响应变长。
- 日志写满，更新全部堵住，写性能跌为0。
因此需要一个控制脏页比例的机制，来避免上面出现的情况。
# InnoDB刷脏页的控制策略
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的时候，可以刷多快。这就要用到 innodb_io_capacity 这个参数了，它会告诉 InnoDB 你的磁盘能力。这个值建议设置成磁盘的 IOPS。
现在已经定义了全力刷脏页的行为，现在我们就需要InnoDB按照全力的百分比刷脏页，这样把一部分磁盘能力去服务用户请求之类的。
我们需要避免的就是：1、内存脏页太多。2、redo log写满。所以InnoDB需要控制的就是脏页的比例和redo log写磁盘的速度。
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
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)
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。
InnoDB会在后台刷脏页，而刷脏页的过程就是要将内容页写入磁盘。所以，无论是查询语句在需要内存的时候要求淘汰一个脏页，还是由于刷脏页的逻辑会占用IO资源并影响到更新语句，都可能造成业务端感知到抖了一下。
刷新的策略
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。