MySQL查询缓存

01.MySQL查询缓存

1、概述

• 为了提高完全相同的查询语句的响应速度，MySQL Server 会对查询语句进行 Hash 计算得到一个 Hash 值
• MySQL Server 不会对 SQL 做任何处理，SQL 必须完全一致 Hash 值才会一样
• 得到 Hash 值之后，通过该 Hash 值到查询缓存中匹配该查询的结果

• MySQL Server 会对查询语句进行 Hash 计算得到一个 Hash 值
• 再次查询如果 Hash 值完全一样，就算匹配了缓存
• 如果匹配（命中），则将查询的结果集直接返回给客户端，不必再解析、执行查询
• 如果没有匹配（未命中），则将 Hash 值和结果集保存在查询缓存中，以便以后使用

2、缓存规则

• 查询缓存会将查询语句和结果集保存到内存（key 是查询语句，value 是查询的结果集
• 缓存的结果是通过 sessions 共享的，所以一个 client 查询的缓存结果，另一个 client 也可以使用
• SQL 必须完全一致才会导致查询缓存命中（大小写、空格、使用的数据库、协议版本、字符集等必须一致）
• 不缓存查询中的子查询结果集，仅缓存查询最终结果集
• 不确定的函数将永远不会被缓存, 比如 now()、curdate()、last_insert_id()、rand() 等
• 不缓存产生告警（Warnings）的查询
• 太大的结果集不会被缓存 (< query_cache_limit)
• 如果查询中包含任何用户自定义函数、存储函数、用户变量、临时表、MySQL 库中的系统表，其查询结果也不会被缓存
• 缓存建立之后，MySQL 的查询缓存系统会跟踪查询中涉及的每张表
• 如果这些表（数据或结构）发生变化，那么和这张表相关的所有缓存数据都将失效
• MySQL 缓存在分库分表环境下是不起作用的
• 不缓存使用 SQL_NO_CACHE 的查询

3、缓存机制中的内存管理

• 查询缓存是完全存储在内存中的，所以在配置和使用它之前，我们需要先了解它是如何使用内存的

• MySQL 查询缓存使用内存池技术，自己管理内存释放和分配，而不是通过操作系统

• 内存池使用的基本单位是变长的 block, 用来存储类型、大小、数据等信息

• 一个结果集的缓存通过链表把这些 block 串起来

• block 最短长度为 query_cache_min_res_unit

• 当服务器启动的时候，会初始化缓存需要的内存，是一个完整的空闲块

• 当查询结果需要缓存的时候，先从空闲块中申请一个数据块为参数 query_cache_min_res_unit 配置的空间

• 即使缓存数据很小，申请数据块也是这个，因为查询开始返回结果的时候就分配空间，此时无法预知结果多大

• 分配内存块需要先锁住空间块，所以操作很慢，MySQL 会尽量避免这个操作，选择尽可能小的内存块

• 如果不够，继续申请，如果存储完时有空余则释放多余的

• 但是如果并发的操作，余下的需要回收的空间很小，小于 query_cache_min_res_unit，不能再次被使用，就会产生碎片

4、查询缓存的优缺点

优点

• 查询缓存的查询，发生在 MySQL 接收到客户端的查询请求、查询权限验证之后和查询 SQL 解析之前
• 不需要发生任何存储引擎的交互
• 由于查询缓存是基于内存的，效率非常高

缺点

• 对每条 sql 都需要 hash计算，会带来一定开销
• 如果表的变更比较频繁缓存的失效率非常高
• 查询语句不同，但查询结果相同的查询都会被缓存，这样便会造成内存资源的过度消耗
• 查询语句的字符大小写、空格或者注释的不同，查询缓存都会认为是不同的查询（因为他们的 Hash 值会不同）
• 相关系统变量设置不合理会造成大量的内存碎片，这样便会导致查询缓存频繁清理内存

5、总结

MySQL 中的查询缓存虽然能够提升数据库的查询性能，但是查询同时也带来了额外的开销，每次查询后都要做一次缓存操作，失效后还要销毁。

• 查询缓存是一个适用较少情况的缓存机制

• 如果你的应用对数据库的更新很少，那么查询缓存将会作用显著

• 比较典型的如博客系统，一般博客更新相对较慢，数据表相对稳定不变，这时候查询缓存的作用会比较明显

• 简单总结一下查询缓存的适用场景

  • 表数据修改不频繁、数据较静态

  • 查询（Select）重复度高

  • 查询结果集小于 1 MB

• 简单总结一下查询缓存不适用的场景

  • 表中的数据、表结构或者索引变动频繁

  • 重复的查询很少

  • 查询的结果集很大

根据我们的经验，在高并发压力环境中查询缓存会导致系统性能的下降，甚至僵死

如果你一 定要使用查询缓存，那么不要设置太大内存，而且只有在明确收益的时候才使用（数据库内容修改次数较少）