任何一個技術都有其底層的關鍵基礎技術，這些關鍵技術很有可能也是其他技術的關鍵技術，學習這些底層技術，就可以一通百通，讓你很快的掌握其他技術。如何在磁碟上存儲數據，如何使用日誌文件保證數據不丟失以及如何落盤，不僅是MySQL等資料庫的關鍵技術，也是MQ消息隊列或者其他中間件的關鍵技術之一。

InnoDB整體架構

上圖詳細顯示了InnoDB存儲引擎的體系架構，從圖中可見，InnoDB存儲引擎由內存池，後台線程和磁碟文件三大部分組成。接下來我們就來簡單了解一下磁碟文件相關的概念和原理。

InnoDB的主要的磁碟文件主要分為三大塊：一是系統表空間，二是用戶表空間，三是redo日誌文件和歸檔文件。二進位文件(binlog)等文件是MySQL Server層維護的文件，所以未列入InnoDB的磁碟文件中。

重做日誌文件和歸檔文件

默認情況下，在InnoDB存儲引擎的數據目錄下會有兩個名為ib_logfile0和ib_logfile1的文件，這就是InnoDB的重做日誌文件(redo log file)，它記錄了對於InnoDB存儲引擎的事務日誌。 當InnoDB的數據存儲文件發生錯誤時，重做日誌文件就能派上用場。InnoDB存儲引擎可以使用重做日誌文件將數據恢復為正確狀態，以此來保證數據的正確性和完整性。

每個InnoDB存儲引擎至少有1個重做日誌文件組(group)，每個文件組下至少有2個重做日誌文件，如默認的ib_logfile0和ib_logfile1。 為了得到更高的可靠性，用戶可以設置多個鏡像日誌組，將不同的文件組放在不同的磁碟上，以此來提高重做日誌的高可用性。

在日誌組中每個重做日誌文件的大小一致，並以循環寫入的方式運行。InnoDB存儲引擎先寫入重做日誌文件1，當文件被寫滿時，會切換到重做日誌文件2，再當重做日誌文件2也被寫滿時，再切換到重做日誌文件1。

用戶可以使用innodb_log_file_size來設置重做日誌文件的大小，這對InnoDB存儲引擎的性能有著非常大的影響。

如果重做日誌文件設置得太大，數據丟失時，恢復時可能需要很長的時間；另一方面，如果設置得太小，重做日誌文件太小會導致依據checkpoint的檢查需要頻繁刷新髒頁到磁碟中，導致性能的抖動。 

重做日誌的落盤機制

InnoDB對於數據文件和日誌文件的刷盤遵守WAL(Write ahead redo log) 和Force-log-at-commit兩種規則，二者保證了事務的持久性。WAL要求數據的變更寫入到磁碟前，首先必須將內存中的日誌寫入到磁碟；Force-log-at-commit要求當一個事務提交時，所有產生的日誌都必須刷新到磁碟上，如果日誌刷新成功後，緩衝池中的數據刷新到磁碟前資料庫發生了宕機，那麼重啟時，資料庫可以從日誌中恢復數據。

寫入機制

如上圖所示，InnoDB在緩衝池中變更數據時，會首先將相關變更寫入重做日誌緩衝中，然後再按時或者當事務提交時寫入磁碟，這符合Force-log-at-commit原則；當重做日誌寫入磁碟後，緩衝池中的變更數據才會依據checkpoint機制擇時寫入到磁碟中，這符合WAL原則。

在checkpoint擇時機制中，就有重做日誌文件寫滿的判斷，所以，如前文所述，如果重做日誌文件太小，經常被寫滿，就會頻繁導致checkpoint將更改的數據寫入磁碟，導致性能抖動。

作業系統的文件系統是帶有緩存的，當InnoDB向磁碟寫入數據時，有可能只是寫入到了文件系統的緩存中，沒有真正的「落袋為安」。

InnoDB的innodb_flush_log_at_trx_commit屬性可以控制每次事務提交時InnoDB的行為。當屬性值為0時，事務提交時，不會對重做日誌進行寫入操作，而是等待主線程按時寫入；當屬性值為1時，事務提交時，會將重做日誌寫入文件系統緩存，並且調用文件系統的fsync，將文件系統緩衝中的數據真正寫入磁碟存儲，確保不會出現數據丟失；當屬性值為2時，事務提交時，也會將日誌文件寫入文件系統緩存，但是不會調用fsync，而是讓文件系統自己去判斷何時將緩存寫入磁碟。日誌的刷盤機制如下圖所示。

log刷盤機制

innodb_flush_log_at_commit是InnoDB性能調優的一個基礎參數，涉及InnoDB的寫入效率和數據安全。當參數值為0時，寫入效率最高，但是數據安全最低；參數值為1時，寫入效率最低，但是數據安全最高；參數值為2時，二者都是中等水平。一般建議將該屬性值設置為1，以獲得較高的數據安全性，而且也只有設置為1，才能保證事務的持久性。