InnoDB 存储引擎 Checkpoint 技术
为什么需要重做日志 ？
Ⅰ. 倘若产生一个脏页，就立即刷新到磁盘中，那么这个开销是非常大的
Ⅱ. 如果热点数据集中在某几个页中，数据库性能也会非常差
Ⅲ. 如果从缓冲池中刷新脏页到磁盘中时，发生了宕机，数据无法恢复
为了避免数据丢失的问题，当前事务数据库都采用了 Write Ahead Log 策略，
当事务提交时，先写重做日志（redo log），再修改缓冲池中的页（产生脏页）
当发生宕机而导致数据丢失时，通过重做日志完成数据的修复，
这是事务特性 ACID 中，Durability 持久性的要求
当数据库宕机了，重启数据库，都发生了什么？
读取重做日志恢复整个数据库系统中的数据，到宕机发生的时间
有一个场景：
如果缓冲池可以缓存数据库中所有数据，同时，重做日志可以无限扩大
数据库重启时，无需刷新数据到磁盘
因为读取所有的重做日志即可恢复数据，缓冲池中重新缓存了数据库所有数据
但这不切实际，重做日志也许可以无限扩大（仅仅是成本问题）
一般内存不可能缓冲数据库所有数据的（如 3T 数据很常见，但 3T 内存不现实）
CheckPoint 机制起了什么作用 ？
由此引入 CheckPoint 机制，CheckPoint 机制的主要解决以下问题，
①. 缩短数据库的恢复时间
当数据库发生宕机了，数据库无需读取所有的重做日志，执行重做动作，
CheckPoint 之前的重做日志指向的页都已经刷新到磁盘，只需要对 CheckPoint 之后的重做日志进行恢复。
②. 缓冲池不够用时，将脏页刷新到磁盘
当缓冲池不够用时，根据 LRU 算法会溢出最近使用最少的页，如果是脏页，需要强制执行 CheckPoint 机制，将脏页刷新到磁盘
③. 重做日志不可用时，刷新脏页
重做日志不可用，是因为当前数据库对于重做日志的设计都是循环使用的，并不是任其无限增大（成本上难以控制）
重做日志可以被重用的部分，代表着这部分重做日志已经不再被需要
数据库宕机后，重新启动恢复时，数据库恢复操作不需要这部分重做日志，这部分就可以被覆盖利用
如果此时重做日志还需要使用，强制产生 CheckPoint，将缓冲池刷新到当前重做日志的位置
LSN（Log Sequence Number）
LSN 用来标记版本，本质是 8 个字节的数字
每个页都有 LSN ，重做日志中也有 LSN，CheckPoint 也有 LSN
查看 Log sequence number
mysql> show engine innodb status\G
---
LOG
---
Log sequence number 757260660
Log flushed up to 757260660
Pages flushed up to 757260660
Last checkpoint at 757260651
...
CheckPoint 发生的时间、条件、刷新脏页的选择
其实，CheckPoint 机制无外乎将脏页刷新到磁盘
考虑以下问题，
①. 每次 CheckPoint 刷多少页？
②. 每次 CheckPoint 从哪里取脏页？
③. 什么时间触发 CheckPoint 刷脏页动作？
CheckPoint 的种类
Sharp 尖锐 ；Fuzzy 模糊
Sharp CheckPoint
Sharp CheckPoint 发生在数据库关闭时，将所有的脏页都刷新到磁盘，这也是数据库默认的工作方式
Sharp CheckPoint 由 innodb_fast_shutdown = 1 参数控制
数据库运行期间，则不能使用 Sharp CheckPoint，否则影响数据库性能
Fuzzy CheckPoint
- Master Thread CheckPoint
每一秒或者每十秒的速度，从缓冲池脏页列表（Flush List）刷新一定比例的页到磁盘，这个过程是异步的（意思是说，InnoDB 存储引擎可以进行其他操作，用户查询线程不会阻塞）
- Flush_LRU_List CheckPoint
自 MySQL 5.6 版本以后，
InnoDB 存储引擎要保证，LRU 列表中有 1000 个空闲页可用
如果没有 1000 个空闲页可用，那么将 LRU 列表尾端的页移除
如果这些页中有脏页，则需要执行 CheckPoint
因为这些页是来自 LRU 列表的，所以称为 Flush_LRU_List CheckPoint
这个检查由 Page Cleaner 线程进行
可以通过 innodb_lru_scan_depth 控制 LRU 列表中可用页的数量，默认为 1024
# Page Cleaner 线程数控制
mysql> show variables like "%clean%";
+----------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+----------------------+-------+
| innodb_page_cleaners | 1 |
+----------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)
# LRU 可用空闲页数量控制
mysql> show variables like "%innodb_%depth%";
+-----------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-----------------------+-------+
| innodb_lru_scan_depth | 1024 |
+-----------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)
- Async/Sync Flush CheckPoint
重做日志不可用时（一般 InnoDB 存储引擎重做日志是循环利用的），需要强制将一些页刷新回磁盘
此时脏页是从脏页列表（Flush List）中选取的（具体请见书中 35 页）
总之，Async/Sync Flush CheckPoint 是为了保证重做日志的循环使用的可用性
在 MySQL 5.6 版本以前，Async Flush CheckPoint 会阻塞发现问题的用户查询线程，Sync Flush CheckPoint 会阻塞所有的用户查询线程，并等待脏页刷新完成
MySQL 5.6 版本之后，这部分刷新操作单独放入了 Page Cleaner 线程中，不会阻塞用户查询线程
- Dirty page too much CheckPoint
脏页数量太多，导致 InnoDB 存储引擎强制执行 CheckPoint
为了保证缓冲池中有足够的可用的页
可以由参数 innodb_max_dirty_pages_pct 控制
# 如下，当缓存中脏页数量占据 75% 时，强制执行 CheckPoint，
# 即刷新一部分脏页到磁盘
mysql> show variables like "innodb_max_dirty_pages_pct";
+----------------------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-----------+
| innodb_max_dirty_pages_pct | 75.000000 |
+----------------------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)
