innodb_flush_method 与 Linux File I/O
陶方在《innodb_flush_method带来的性能影响》中从实验角度比较了fdatasync,O_DSYNC和O_DIRECT在性能上的差异。本文将试图从Linux/Unix”文件I/O”(unbuffered I/O)的角度来解释innodb_flush_method是如何影响MySQL的I/O。【附录1】
innodb_flush_log_at_trx_commit参数确定日志文件何时write、flush。innodb_flush_method则确定日志及数据文件如何write、flush。在Linux下,innodb_flush_method可以取如下值:fdatasync, O_DSYNC, O_DIRECT,那这三个值分别是如何影响文件写入的?首先我们需要先来了解Linux的文件I/O是如何工作的。
先来看看Linux/Unix文件I/O的一个典型例子:(Linux 2.6.24测试,gcc编译)
以下是代码片段: /** #include "stdlib.h" /* for exit */ |
程序描述了一般的文件I/O操作的三个过程open、write、fdatasync,分别是打开文件、写文件、flush操作(将文件缓存刷到磁盘上)。
一、Open阶段:
open(”test.file”,O_WRONLY|O_APPDENT|O_SYNC))
系统调用Open会为该进程一个文件描述符fd【附录2】。这里使用了O_WRONLY|O_APPDENT|O_SYNC打开文件:
O_WRONLY表示我们以”写”的方式打开,告诉内核我们需要向文件中写入数据;O_APPDENT告诉内核以”追加”的方式写文件;O_DSYNC告诉内核,当向文件写入数据的时候,只有当数据写到了磁盘时,写入操作才算完成(write才返回成功)。和O_DSYNC同类的文件标志,还有O_SYNC,O_RSYNC,O_DIRECT。O_SYNC比O_DSYNC更严格,不仅要求数据已经写到了磁盘,而且对应的数据文件的属性(例如文件长度等)也需要更新完成才算write操作成功。可见O_SYNC较之O_DSYNC要多做一些操作。O_RSYNC表示文件读取时,该文件的OS cache必须已经全部flush到磁盘了【附录3】;如果使用O_DIRECT打开文件,则读/写操作都会跳过OS cache,直接在device(disk)上读/写。因为没有了OS cache,所以会O_DIRECT降低文件的顺序读写的效率。二、Write阶段:
write(fd,buf,6)
在使用open打开文件获得文件描述符之后,我们就可以调用write函数来写入数据了,write会根据前面的open参数不同,而表现不同。
三、Flush阶段:
fdatasync(fd) == -1
write操作后,我们还调用了fdatasync来确保文件数据flush到了disk上。fdatasync返回成功后,那么可以认为数据已经写到了磁盘上。像这样的flush的函数还有fsync、sync。
Fsync和fdatasync的区别等同于O_SYNC和O_DSYNC的区别。Sync函数表示将文件在OS cache中的数据排入写队列,并不确认是否真的写磁盘了,所以sync并不可以靠。忽略文件打开的过程,通常我们会说“写文件”有两个阶段,一个是调用write我们称为写数据阶段(其实是受open的参数影响),调用fsync(或者fdatasync)我们称为flush阶段。
回到MySQL,参数Innodb_flush_method(Linux)可以设定为:Fdatasync、O_DSYNC、O_DIRECT。我们看看这个三个参数是如何影响程序MySQL对日志和数据文件的操作:
Open log | Flush log | Open datafile | Flush data | |
Fdatasync | fsync() | fsync() | ||
O_DSYNC | O_SYNC | fsync() | ||
O_DIRECT | Fsync() | O_DIRECT | Fsync() |
fdatasync被认为是安全的,因为在MySQL总会调用fsync来flush数据。使用O_DSYNC是有些风险的,有些OS会忽略该参数O_SYNC。
我们看到O_DIRECT和fdatasync和很类似,但是它会使用O_DIRECT来打开数据文件。有数据表明,如果是大量随机写入操作,O_DIRECT会提升效率。但是顺序写入和读取效率都会降低。所以使用O_DIRECT需要谨慎。
参考文章:
Unix环境高级编程(第二版)http://rdc.taobao.com/blog/dba/html/296_innodb_flush_method_performance.htmlhttp://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/innodb-parameters.htmlhttp://www.ukuug.org/events/linux2001/papers/html/AArcangeli-o_direct.htmlhttp://xiaomeng.yo2.cn/articles/buffered-io-and-non-buffered-io.htmlhttp://articles.directorym.net/Operating_Systems_System_Calls_and_IO-a894576.htmlhttp://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-read/http://www.kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man2/open.2.html系统调用:http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/syscall/part1/index.html【附录1】文章需要你了解什么是“系统调用“,参考:
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/syscall/part1/index.html
可以简单的理解为:“系统调用“是在内核之上的一层封装。由内核直接提供接口,“系统调用”需要陷入内核执行(内核态)。其中fdatasync就是一个系统调用,该系统调用可以通知OS立刻将OS Cache中的数据Flush到磁盘文件中。
【附录2】这时候内核会为该该进程打开的文件分配一个文件描述符,并将该文件描述符返回给该进程。在内核的文件表中新建一个文件项,标记文件状态、文件当前偏移、以及I节点(v节点)的位置,内核还会打开该文件的I节点(这里记录文件的操作的函数指针,例如读操作、写操作)。
【附录3】O_RSYNC我的理解是,对于同一个文件描述符可以保证读数据安全。同一个文件描述符包括dup和fcntl函数dup的文件描述符,即共用同一个文件表项。O_RSYNC不是我们今天关注的,暂时忽略
未解问题:
O_DIRECT在哪些OS(或者FS)上能够正常工作?O_SYNC在哪写OS上不能正常工作呢?内核的read、write是FS级别的还是内核(kernel)级别?文章innodb_flush_method带来的性能影响中O_DSYNC、和fdatasync效率差很多,这是为什么?(全文完)
建议继续学习:
- innodb_flush_method带来的性能影响 (阅读:3248)
- MySQL InnoDB性能调整的一点实践 (阅读:2477)
- 在linux系统中I/O 调度的选择 (阅读:2349)
- I/O五分钟法则 (阅读:1994)
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- 作者:苏普 来源: DBA@Taobao
- 标签: I/O innodb_flush_met
- 发布时间:2009-10-18 23:13:10
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