有個水友提問：

沈老師，我們有一次MySQL崩潰，重啟后發現有些已經提交的事務對數據的修改丟失了，不是說事務能保證ACID特性么，想問下什么情況下可能導致“事務已經提交，數據卻丟失”呢？

這個問題有點復雜，得先從redo log說起。

為什么要有redo log？

事務提交后，必須將事務對數據頁的修改刷(fsync)到磁盤上，才能保證事務的ACID特性。

這個刷盤，是一個隨機寫，隨機寫性能較低，如果每次事務提交都刷盤，會極大影響數據庫的性能。

隨機寫性能差，有什么優化方法呢？

架構設計中有兩個常見的優化方法：

• 先寫日志(write log first)，將隨機寫優化為順序寫；
• 將每次寫優化為批量寫；

這兩個優化，數據庫都用上了。

先說第一個優化，將對數據的修改先順序寫到日志里，這個日志就是redo log。

假如某一時刻，數據庫崩潰，還沒來得及將數據頁刷盤，數據庫重啟時，會重做redo log里的內容，以保證已提交事務對數據的影響被刷到磁盤上。

一句話，redo log是為了保證已提交事務的ACID特性，同時能夠提高數據庫性能的技術。

既然redo log能保證事務的ACID特性，那為什么還會出現，水友提問中出現的“數據庫崩潰，丟數據”的問題呢？一起看下redo log的實現細節。

redo log的三層架構？

畫了一個丑圖，簡單說明下redo log的三層架構：

• 粉色，是InnoDB的一項很重要的內存結構(In-Memory Structure)，日志緩沖區(Log Buffer)，這一層，是MySQL應用程序用戶態；
• 屎黃色，是操作系統的緩沖區(OS cache)，這一層，是OS內核態；
• 藍色，是落盤的日志文件。

redo log最終落盤的步驟如何？

首先，事務提交的時候，會寫入Log Buffer，這里調用的是MySQL自己的函數WriteRedoLog；

接著，只有當MySQL發起系統調用寫文件write時，Log Buffer里的數據，才會寫到OS cache。注意，MySQL系統調用完write之后，就認為文件已經寫完，如果不flush，什么時候落盤，是操作系統決定的；

畫外音：有時候打日志，明明printf了，tail -f卻看不到，就是這個原因，操作系統還沒有刷盤。

最后，由操作系統(當然，MySQL也可以主動flush)將OS cache里的數據，最終fsync到磁盤上。

操作系統為什么要緩沖數據到OS cache里，而不直接刷盤呢？

這里就是將“每次寫”優化為“批量寫”，以提高操作系統性能。

數據庫為什么要緩沖數據到Log Buffer里，而不是直接write呢？

這也是“每次寫”優化為“批量寫”思路的體現，以提高數據庫性能。

畫外音：這個優化思路，非常常見，高并發的MQ落盤，高并發的業務數據落盤，都可以使用。 redo log的三層架構，MySQL做了一次批量寫優化，OS做了一次批量寫優化，確實能極大提升性能，但有什么副作用嗎？

畫外音：有優點，必有缺點。

這個副作用，就是可能丟失數據：

• 事務提交時，將redo log寫入Log Buffer，就會認為事務提交成功；
• 如果寫入Log Buffer的數據，write入OS cache之前，數據庫崩潰，就會出現數據丟失；
• 如果寫入OS cache的數據，fsync入磁盤之前，操作系統崩潰，也可能出現數據丟失；

畫外音：如上文所說，應用程序系統調用完write之后(不可能每次write后都立刻flush，這樣寫日志很蠢)，就認為寫成功了，操作系統何時fsync，應用程序并不知道，如果操作系統崩潰，數據可能丟失。

任何脫離業務的技術方案都是耍流氓：

• 有些業務允許低效，但不允許一丁點數據丟失；
• 有些業務必須高性能高吞吐，能夠容忍少量數據丟失。

MySQL是如何折衷的呢？

MySQL有一個參數：

innodb_flush_log_at_trx_commit

能夠控制事務提交時，刷redo log的策略。

目前有三種策略：

策略一：最佳性能(innodb_flush_log_at_trx_commit=0)

• 每隔一秒，才將Log Buffer中的數據批量write入OS cache，同時MySQL主動fsync。
• 這種策略，如果數據庫崩潰，有一秒的數據丟失。

策略二：強一致(innodb_flush_log_at_trx_commit=1)

• 每次事務提交，都將Log Buffer中的數據write入OS cache，同時MySQL主動fsync。
• 這種策略，是InnoDB的默認配置，為的是保證事務ACID特性。

策略三：折衷(innodb_flush_log_at_trx_commit=2)

• 每次事務提交，都將Log Buffer中的數據write入OS cache；
• 每隔一秒，MySQL主動將OS cache中的數據批量fsync。

畫外音：磁盤IO次數不確定，因為操作系統的fsync頻率并不是MySQL能控制的。

• 這種策略，如果操作系統崩潰，最多有一秒的數據丟失。

畫外音：因為OS也會fsync，MySQL主動fsync的周期是一秒，所以最多丟一秒數據。

講了這么多，回到水友的提問上來，數據庫崩潰，重啟后丟失了數據，有很大的可能，是將innodb_flush_log_at_trx_commit參數設置為0了，這位水友最好和DBA一起檢查一下InnoDB的配置。

可能有水友要問，高并發的業務，InnoDB運用哪種刷盤策略最合適？

高并發業務，行業最佳實踐，是使用第三種折衷配置(=2)，這是因為：

• 配置為2和配置為0，性能差異并不大，因為將數據從Log Buffer拷貝到OS cache，雖然跨越用戶態與內核態，但畢竟只是內存的數據拷貝，速度很快；
• 配置為2和配置為0，安全性差異巨大，操作系統崩潰的概率相比MySQL應用程序崩潰的概率，小很多，設置為2，只要操作系統不崩潰，也絕對不會丟數據。

總結

(1) 為了保證事務的ACID特性，理論上每次事務提交都應該刷盤，但此時效率很低，有兩種優化方向：

• 隨機寫優化為順序寫
• 每次寫優化為批量寫

(2) redo log是一種順序寫，它有三層架構：

• MySQL應用層：Log Buffer
• OS內核層：OS cache
• OS文件：log file

(3) 為了滿足不同業務對于吞吐量與一致性的需求，MySQL事務提交時刷redo log有三種策略：

• 0：每秒write一次OS cache，同時fsync刷磁盤，性能好;
• 1：每次都write入OS cache，同時fsync刷磁盤，一致性好;
• 2：每次都write入OS cache，每秒fsync刷磁盤，折衷;

(4) 高并發業務，行業內的最佳實踐，是：

innodb_flush_log_at_trx_commit=2

知其然，知其所以然，希望大家有收獲。