InnoDBIO路径源码的示例分析

这篇文章主要介绍InnoDB IO路径源码的示例分析，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

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InnoDB实现IO Flush通过“os_file_flush”宏收敛，macro展开后为”os_file_flush_func”。

接下来，我们重点看一下，还有其它哪些场景会调用到这个os_file_flush_func函数：

1. buf_dblwr_init_or_load_pages中，在double buffer 做crash恢复时，如果设置了reset_space_ids为”true”

2. fil_create_new_single_table_tablespace中，创建表数据文件时

3. fil_user_tablespace_restore_page中，从double writer buffer中copy page时

4. fil_tablespace_iterate中，如果iterate page失败时，会做一次sync

5. os_file_set_size中，在文件新创建时初始化文件大小时

从上面可以看出，直接调用os_file_flush_func还是非常少的。那么系统中还有一些是调用os_file_flush_func的上层函数fil_flush：

1. buf_dblwr_flush_buffered_writes中，flush double write buffer到disk

2. buf_dblwr_write_single_page中，单页flush到disk中

3. buf_flush_write_block_low中，flush block到disk中，一般在调double write buffer“buf_dblwr_flush_buffered_writes“之后调用

4. buf_LRU_remove_pages中，delete某个tablespace中的page时，做sync调用

5. fil_rename_tablespace中，rename一个tablespace时调用

6. fil_extend_space_to_desired_size中，extend space时

7. fil_flush_file_spaces中，flush 批量tablespace的page时，被ha_innodb的force checkpoint时调用，shutdown DB时调用等

8. log_io_complete中，log io完成时，checkpoint write以及其它，是否调用受sync方式影响，非commit依赖

9. log_write_up_to中，commit事务时，这个是重点，innodb 的log file都会调用，而且是同步

10. create_log_files_rename中，rename log file时

11. innobase_start_or_create_for_MySQL中，创建新的文件时

在fil_flush函数中，所有文件的flush cache行为受fil_system->mutex保护。因此不管是data file还是log file，文件级别的flush是串化的。那么具体是怎么来控制的呢？

1. 检查file node中的n_pending_flushes，如果大于“0”就一直retry

2. 如果为“0”，进入flush阶段，在正式开始flush之前，先将n_pending_flushe加“1”，这个操作受上文提到的“fil->mutex“保护

3. 调用“os_file_flush“ flush完成之后，n_pending_flushes减“1”，也同样由“fil->mutex“保护

下面是MySQL中retry的代码：

retry: if(node->n_pending_flushes > 0) { /* We want to avoid calling os_file_flush() on             the file twice at the same time,   because we do             not know what bugs OS's may   contain in file             i/o */ ib_int64_t sig_count =                 os_event_reset(node->sync_event);             mutex_exit(&fil_system->mutex);             os_event_wait_low(node->sync_event, sig_count);             mutex_enter(&fil_system->mutex); if(node->flush_counter >= old_mod_counter) { gotoskip_flush;             } gotoretry;         }

下面是MySQL中flush的代码：

ut_a(node->open);         file = node->handle;         node->n_pending_flushes++;         mutex_exit(&fil_system->mutex);         os_file_flush(file);         mutex_enter(&fil_system->mutex);         os_event_set(node->sync_event);         node->n_pending_flushes--;         node->flush_size = node->size;

上面提到的逻辑，对于log file也同样处理。Log file的tablespace为log space。对于log file，还受到log_sys->mutex的保护，在log_write_up_to函数中。

Log file的flush行为收敛到“log_write_up_to”函数体中，再调用fil_flush，最终走到os_file_flush_func。

MySQL在commit的时候，如果”innodb_flush_log_at_trx_commit=1”时，调用两次同步的log_write_up_to，一次是innobase log file 的flush，一次是bin log的flush。

如果关掉bin log，则在ordered_commit函数中，不会走sync_blog分支。以下是关掉和不关掉时，innobase flush log file的执行路径。

不带binlog时的Innobase 的pstack如下：

fsync,os_file_fsync,os_file_flush_func,fil_flush,log_write_up_to,trx_flush_log_if_needed_low,trx_flush_log_if_needed,trx_commit_complete_for_mysql,innobase_commit,ha_commit_low,TC_LOG_DUMMY::commit,ha_commit_trans,trans_commit_stmt,mysql_execute_command,mysql_parse,dispatch_command,do_command,do_handle_one_connection,handle_one_connection,start_thread,clone

带Binlog的flush pstack如下：

fsync,os_file_fsync,os_file_flush_func,fil_flush,log_write_up_to,innobase_flush_logs,flush_handlerton,plugin_foreach_with_mask,ha_flush_logs,MYSQL_BIN_LOG::process_flush_stage_queue,MYSQL_BIN_LOG::ordered_commit,MYSQL_BIN_LOG::commit,ha_commit_trans,trans_commit_stmt,mysql_execute_command,mysql_parse,dispatch_command,do_command,do_handle_one_connection,handle_one_connection,start_thread,clone

从上面大致的调用来看，log_write_up_to()和log_io_complete()将是重点，因为这些flush在file级别是串行的，commit时的rt主要由这些串化带来。

接下来我们看一下log_write_up_to的调用者都有那些：

1. buf_flush_write_block_low，在force flush中调用，保证日志必须先于数据落地，刷脏页时，由page_cleaner_do_flush_batch()发起调用到此函数

2. innobase_flush_logs，在commit时调用，主要由flush binlog分支调用

3. trx_flush_log_if_needed_low，在commit时调用，主要由flush innodb log file时调用

4. log_buffer_flush_to_disk，log buffer刷日志到disk

5. log_buffer_sync_in_background，后台线程同步log buffer到disk，由srv_master_thread 线程调srv_sync_log_buffer_in_background()调用到，每秒一次

6. log_flush_margin，主要为腾挪log buffer空间时调用

7. log_checkpoint，主要在做checkpoint时调用到，由srv_master线程调用srv_master_do_idle_tasks()，每秒做一次

log_io_complete()函数的调用情况：

1. fil_aio_wait，aio wait中如果是log io将会调用此方法

从上面分析可以看到，主要影响RT比较严重的还是因为刷脏页导致的log_sys->mutex争用。另外，log_buffer_sync_in_background和log_checkpoint，这两个都是由后台srv_master_thread线程每隔一秒调用到。

但是这两个方法不一定会执行fil_flush，所以不是影响的主因。gdb挂上去后，大致会走到fil_flush争用的pstack如下：

Breakpoint 13, fil_flush   (space_id=4294967280, from=FLUSH_FROM_LOG_WRITE_UP_TO) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/fil/fil0fil.cc:6478 6478      { (gdb) bt #0    fil_flush (space_id=4294967280, from=FLUSH_FROM_LOG_WRITE_UP_TO) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/fil/fil0fil.cc:6478 #1    0x0000000000c890e5 in log_write_up_to (lsn=,   wait=, flush_to_disk=1, caller=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/log/log0log.cc:1674 #2    0x0000000000d79d26 in buf_flush_write_block_low (sync=false,   flush_type=BUF_FLUSH_LIST, bpage=0x7fd706332330) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:902 #3    buf_flush_page (buf_pool=, bpage=0x7fd706332330,   flush_type=BUF_FLUSH_LIST, sync=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1061 #4    0x0000000000d7a43e in buf_flush_try_neighbors (space=0,   offset=offset@entry=5, flush_type=flush_type@entry=BUF_FLUSH_LIST,   n_flushed=n_flushed@entry=1, n_to_flush=n_to_flush@entry=250)       at /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1271 #5    0x0000000000d7b1b1 in buf_flush_page_and_try_neighbors   (flush_type=BUF_FLUSH_LIST, count=, n_to_flush=250,   bpage=) at /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1355 #6    buf_do_flush_list_batch (buf_pool=buf_pool@entry=0x1f817d8,   min_n=min_n@entry=250, lsn_limit=lsn_limit@entry=18446744073709551615) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1623 #7    0x0000000000d7b308 in buf_flush_batch (flush_type=BUF_FLUSH_LIST,   lsn_limit=18446744073709551615, min_n=,   buf_pool=0x1f817d8) at /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1693 #8    buf_flush_list (min_n=,   n_processed=n_processed@entry=0x7fc6dd7f9bd8, lsn_limit=18446744073709551615)   at /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:1939 #9    0x0000000000d7c79b in page_cleaner_do_flush_batch   (lsn_limit=18446744073709551615, n_to_flush=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:2216 #10 buf_flush_page_cleaner_thread   (arg=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/buf/buf0flu.cc:2588 #11 0x00007fd950ef9dc5 in start_thread ()   from /lib64/libpthread.so.0 #12 0x00007fd94ef4a28d in clone () from   /lib64/libc.so.6 Breakpoint 5, fil_flush   (space_id=4294967280, from=FLUSH_FROM_LOG_IO_COMPLETE) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/fil/fil0fil.cc:6478 6478      { (gdb) bt #0    fil_flush (space_id=4294967280, from=FLUSH_FROM_LOG_IO_COMPLETE) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/fil/fil0fil.cc:6478 #1    0x0000000000c86c78 in log_io_complete (group=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/log/log0log.cc:1239 #2    0x0000000000db5a4b in fil_aio_wait (segment=segment@entry=1) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/fil/fil0fil.cc:6463 #3    0x0000000000d09ba0 in io_handler_thread (arg=) at   /u01/mysql-5.6/storage/innobase/srv/srv0start.cc:498 #4    0x00007fb818efddc5 in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0 #5    0x00007fb816f4e28d in clone () from /lib64/libc.so.6 1: *node = {space = 0x30aa218, name =   0x30aa948 "/mnt/mysql-redo/my3308/data/ib_logfile0", open = 1,   handle = 10, sync_event = 0x30aa980, is_raw_disk = 0, size = 262144,   n_pending = 0, n_pending_flushes = 0,     being_extended = 0, modification_counter = 49, flush_counter = 41,   flush_size = 262144, chain = {prev = 0x0, next = 0x30aaa78}, LRU = {prev =   0x0, next = 0x0}, magic_n = 89389}

因此，总结起来，应该是commit做的两次fsync加上一次page cleaner做的log_write_up_to()。另外，还有一个fil_aio_wait完成时，如果是log io，就会做一次log_io_complete()。

这四次fsync都会对用户的rt有影响，commit的两次无可避免，后面两次最多也就是调整频率。另外是否可以改变fsync的方式？这个读者可以思考。

比oracle实现差，oracle不会作强制的，我记得是给一个标记，策略还是按redo自己的策略来做。oracle的实现应该是考虑到这一点了.

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