MySQL是怎么保证数据不丢的？
之前介绍了WAL机制 write ahead log 得到结论是：只要redo log和binlog保证持久化到磁盘，就能确保MySQL异常重启后，数据可以恢复。
redo log的写入流程是怎样的，如何确保redo log 真实地写入了磁盘。
binlog的写入机制
其实，binlog的写入逻辑比较简单：事务执行过程中，先把日志写到binlog cache，事务提交的时候，再把binlog cache写到binlog文件中。
一个事务的binlog是不能被拆开的，因此不论这个事务多大，也要确保一次性写入。这就设计到了binlog cache的保存问题。
系统给binlog cache分配到了一片内存，每个线程一个，参数binlog_cache_size用于控制单个线程内binlog cache 所占用内存的大小。如果超过这个参数规定的大小，就要暂存到磁盘。
事务提交的时候，执行器把binlog cache里的完整事务写入到binlog中，并清空binlog cache。
可以看到，每个线程有自己binlog cache，但是共同一份binlog文件。
- 图中write，指的就是把日志写入到文件系统的page cache，并没有把数据持久化到磁盘，所以速度比较快。
- 图中的fsync，才是将数据持久化到磁盘的操作。一般情况下，我们认为fsync才占磁盘的IOPS。
write和fsync的时机，是由参数sync_binlog控制的：
- sync_binlog=0的时候，表示每次提交事务都只write，不fsync；
- sync_binlog = 1的时候，表示每次提交事务都会执行fsync；
- sync_binlog=N(N>1)的时候，表示每次提交事务都write，但积累N个事务后才fsync。
因此，在出现IO瓶颈的场景里，将sync_binlog设置成一个比较大的值，可以提升性能。在实际的业务场景中，考虑到丢失日志量的可控性，一般不建议将这个参数设成0，比较常见的是将其设置为100～1000中的某个数值。
但是，将sync_binlog设置为N，对饮的风险是：如果主机发生异常重启，会丢失最近N个事务的binlog日志。
redo log的写入机制
事务在执行过程中，生成的redo log是要先写到redo log buffer的。
如果事务执行期间MySQL发生异常重启，那这部分日志就丢了。由于事务没有提交，所以这时日志也不会有损失。
那么另外一个问题，事务没有提交的时候，redo log buffer中的部分日志有没有可能被持久化到磁盘呢？
这个问题，要从redo log可能存在的三种状态说起。这三种状态，对应的就是图2中的三个颜色快。
这三种状态分别是：
- 存在redo log buffer中，物理上是在MySQL进程内存中，就是图中的红色部分；
- 写到磁盘（write），但是没有持久化(sync)，物理上是在文件系统的page cache里面，也就是黄色的部分；
- 持久化到磁盘，对应的hard disk，也就是图中的绿色部分。
日志写到redo log buffer是很快的，write到page cache也差不多，但是持久化到磁盘的速度就慢多了。
为了控制redo log的写入策略，InnoDB提供了innodb_flush_log_at_trx_commit参数，他有三种可能的取值。
- 设置为0的时候，表示每次事务提交都只是把redo log留在redo log buffer中;
- 设置为1的时候，表示每次事务提交时都将redo log直接持久化到磁盘；
- 设置为2的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log写到page cache。
InnoDB有一个后台线程,每隔一秒，就会把redo log buffer中的日志，调用wirte写到文件系统的page cache，然后调用fsync持久化到磁盘。
注意，事务执行中间过程的redo log也是直接写在redo log buffer中的，这些redo log也会被后台线程一起持久化到磁盘。也就是说，一个没有提交的事务的redo log，也是可能已经持久化到磁盘的。
时间上，除了后台线程每秒一次的轮询操作外，还有两种场景会让一个没有提交的事务的redo log写入到磁盘中。
一种是，redo log buffer占用的空间即将达到innodb_log_buffer_size一半的时候，后台线程会主动写盘。注意，由于这个事务并没有提交，所以这个写盘动作只是write，而没有调用fsync，也就是只留在了文件系统的page cache。
另一种，并行的事务提交的时候，顺带将这个事务的redo log buffer持久化到磁盘。
假设一个事务A执行到一半，已经写了一些redo log到buffer中，这时候有另外一个线程的事务B提交，如果innodb_flush_log_at_trx_commit设置的是1，那么按照这个参数的逻辑，事务B要把redo log buffer里的日志全部持久化到磁盘。这时候，就会带上事务A在redo log buffer里的日志一起持久化到磁盘。
这里需要说明的是，介绍的两阶段提交的时候说过，时序上redo log先prepare，再写binlog，最后再把redo log commit。
如果把innodb_flush_log_at_trx_commit设置成1，那么redo log在prepare阶段就要持久化一次，因为有一点奔溃恢复逻辑是要依赖于prepare的redo log，再加上binlog来恢复。
每秒一次后台轮询刷盘，再加上奔溃恢复这个逻辑，InnoDB就认为redo log在commit的时候就不需要fsync了，只会write到这个文件系统的page cache中就够了。
通常我们说MySQL的双1配置，指的就是sync_binlog和innodb_flush_log_at_trx_commit都设置成1。也就说，一个事务完整提交前，需要等待两次刷盘，一次是redo log(prepare),一次是binlog。
这意味着MySQL看到TPS是每秒两万的话，每秒就会写四万次磁盘。但是，用测试工具测试出来，磁盘能力也就是两万左右，怎么能实现两万的TPS？
用到组提交(group commit)机制了。
首先介绍日志逻辑序列号(log sequence number,LSN)的概念。LSN是单调递增的，用来对应redo log的一个个写入点。每次写入的长度为length的redo log，LSN的值就会加上length。
LSN也会写到InnoDB的数据页中，来确保数据页不会被多次执行重复的redo log。关于LSN 和redo log、checkpoint的关系，后面会详细展开。
三个并发事务(trx1,trx2,trx3)在prepare阶段，都写完redo log buffer，持久化到磁盘的过程，对应的LSN分别是50、120和160。
- trx1是第一个到达的，会被选为这个组的leader;
- 等trx1要开始写盘的时候，这个组里面已经有三个事务，这时候LSN变成了160；
- trx1去写盘的时候，带的就是LSN=160，因此等trx1返回时，所有LSN小于等于160的redo log，都已经被持久化到磁盘了；
- 这时候trx2和trx3就可以直接返回了。
所以，一次组提交里面，组员越多，节约磁盘IOPS的效果越好。但如果只有单线程压测，那就只能老老实实地一个事务对应一次持久化操作了。
在并发更新场景下，第一事务写完redo log buffer以后，接下来这个fsync越晚调用，组员可能越多，节约IOPS的效果就越好。
为了让一次fsync带的组员更多，MySQL有一个有趣的优化：拖时间。
MySQL为了让组提交的效果更好，把redo log做fsync的时间拖到了步骤1之后，也就是说。
这样一来，binlog也可以组提交了。第4步binlog fsync到磁盘时，如果有多个事务的binlog已经写完了，也时一起持久化的，这样可以减少IOPS的消耗。
不过通常情况下第3步执行得会很快，所以binlog的write和fsync间的间隔时间短，导致能集合到一起持久化的binlog比较少，因此binlog的组提交的效果通常不如redo log的效果那么好。
如果你想提升binlog组提交的效果，可以通过设置binlog_group_commit_sync_delay和binlog_group_commit_sync_no_delay_count来实现。
- binlog_group_commit_sync_delay参数，便是延迟多少微妙后才调用fsync；
- binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数，表示累积多少次以后才调用fsync。
这个两个条件是或的关系，也就说只要满足条件就会调用fsync。
所以当binlog_group_commit_sync_delay设置为0的时候，binglog_group_commit_sync_no_delay_count也无效了。
WAL机制主要得益于两个方面：
1.redo log和binlog都是顺序写，磁盘的顺序写比随机写速度快；
2. 组提交机制，可以大幅度降低磁盘IOPS消耗。
如果你的MySQL现在出现了性能瓶颈，而且瓶颈在IO上，可以通过哪些方法来提升性能呢？
- 设置binlog_group_commit_sync_delay和binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数，减少binlog的写盘次数。这个方法是基于“额外来的故意等待”来实现的，因此可能会增加语句的响应时间，但没有丢失数据的风险。
- 将sync_binlog设置为大于1的值（比较常见的是100～1000）。这样做的风险是，主机down之后会丢失binlog日志。
- 将innodb_flush_log_at_trx_commit设置为2。这样做的风险是，主机down的时候会丢失数据。
