程序员写bug导致MySQL线上事故，看我复盘！

看监控，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。

想象你是一个老板：

• 数据文件 - 用来记账的账本
• redo log - 记账用的借条
• 内存 - 你的记忆

你总要找时间把账本更新下：把内存里的数据写盘（flush）。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借条上，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。

1 撕葱赊账示意图

假设撕葱原来欠账10元，这次又要赊10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抖擞那一下，可能就是在刷脏页（flush） 。

2 何时触发MySQL的flush？

想想大老板何时会把赊账记录落到账本：

2.1 redo log写满

借条写满了，这时再有更多的撕葱们来赊账，老板必须放下手活，将借条上的记录擦掉一些，腾空间以继续记账。当然，擦掉前也必须先将正确欠款条目记录到账本。即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。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。

2.2 系统内存不足

这天生意太好，要记的帐太多，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，而内存又不够用时，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。

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？ 这其实是从性能考虑。若刷脏页一定会写盘，就保证了每个数据页有两种状态：

0. 内存里存在，内存里就肯定是正确结果，直接返回
1. 内存里无数据，就可以肯定，数据文件上是正确结果，读入内存后返回。 这样的效率最高。

2.3 MySQL认为系统"空闲"时

贷款生意不忙时，自然就没啥忙的，我这老板也闲，不如更新下我的账本。 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，有机会就刷一点"脏页"。

2.4 MySQL正常关闭

年底我要关门回家过年了，清算账目。这时候我就要把所有账都记到账本，过完年重新开张时，就能对着账本明确账目情况。

这时MySQL会把内存的脏页都flush，下次启动时，直接从磁盘读数据，启动速度很快。

居然这么多场景都会触发flush，会对线上MySQL的稳定性有啥不良影响吗？

3 各场景性能开销

2.3 MySQL空闲时操作，系统本就无压力，2.4 MySQL本就要关闭了。所以这俩case无需关注性能。

3.1 redo log写满，要flush脏页

InnoDB要尽量避免。因为此时，整个系统无法再接受更新请求，所有更新都必须堵住。

从监控图上看，这时更新数会跌为0。

3.2 内存不够，要先将脏页flush

常态case。InnoDB用缓冲池（buffer pool）管理内存，缓冲池中的内存页有如下状态：

• 尚未使用
• 使用了 && 干净页
• 使用了 && 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，未被使用的页其实很少。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 的数据页从内存淘汰，视淘汰的对象不同：

• 干净页 直接释放（反正磁盘数据页已同步完成），以复用
• 脏页 须将脏页先刷盘，成为干净页了后，才能复用

所以，刷脏页虽是常态，但若出现如下情况，都会明显影响性能：

• 一个查询要淘汰的脏页个数太多，导致查询的响应时间明显变长
• 日志写满，更新全部阻塞，写性能跌为0，这对敏感业务无法接受

所以，InnoDB要有控制脏页比例的机制，尽量避免上述这俩情况。

4 InnoDB刷脏页的控制策略

不要急，都会和你说的！

innodb_io_capacity

首先，正确告诉InnoDB所在主机的I/O能力，这样InnoDB才知道需要全力刷脏页时，可以刷多快。

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。如下就是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。如有时一个库的性能，可能MySQL的写很慢，TPS很低，但数据库主机的I/O压力并不大。 主机磁盘用的SSD，但 innodb_io_capacity 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，甚至比脏页生成的速度还慢，就造成脏页累积，影响查询和更新性能。

虽然我们现在已定义"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"全力"的百分比来刷脏页呢？若你来设计策略控制刷脏页的速度，会考虑哪些因素？若刷太慢，会怎样？

• 内存脏页太多
• redo log写满

InnoDB刷盘速度主要参考：

• 脏页比例
• 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75%。InnoDB会根据当前脏页比例（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，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)，N越大，算出来的值越大。

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% 控制刷脏页的速度。

F1、F2就是通过脏页比例和redo log写入速度算出来的两个值。

• InnoDB刷脏页速度策略

InnoDB会在后台刷脏页，而刷脏页过程要将内存页落盘。所以，无论是你的查询语句在需要内存时可能要求淘汰一个脏页，还是由于刷脏页的逻辑会占用IO资源并可能影响到你的更新语句，都可能导致MySQL抖动。

要尽量避免这种情况，就要合理配置innodb_io_capacity，日常也要多关注脏页比例，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，具体命令参考如下代码：

 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;

再看一个策略。 一旦一个查询请求需要在执行过程中先flush掉一个脏页，这个查询就可能要比平时慢。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 参数控制这个行为，值为1时会有上述的"连坐"，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，建议把innodb_flush_neighbors 设成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。 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。