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MySQL的Query Cache圖文詳解

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一、原理概述

Query Cache就是把“查詢返回的結(jié)果”緩存起來(lái)。但是,僅僅只是緩存“查詢返回的結(jié)果”,其實(shí)是不準(zhǔn)確的,Query Cache還會(huì)緩存查詢語(yǔ)句,在內(nèi)存中將“查詢語(yǔ)句”和“查詢返回的結(jié)果”映射起來(lái)。
當(dāng)MySQL接收到一條SELECT類型的查詢語(yǔ)句時(shí),MySQL會(huì)對(duì)這條查詢語(yǔ)句進(jìn)行hash計(jì)算而得到一個(gè)hash值。然后,通過(guò)該hash值到Query Cache中去匹配。如果沒(méi)有得到匹配結(jié)果,則會(huì)將這個(gè)hash值存放在一個(gè)hash鏈表中,同時(shí)將此次查詢的結(jié)果存放至緩存中。存放hash值的鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)存放相應(yīng)查詢返回結(jié)果在緩存中的地址,以及該次查詢所涉及到的一些表的相關(guān)信息。如果通過(guò)hash值匹配到相同的查詢,則會(huì)直接將緩存中相應(yīng)的查詢結(jié)果返回給客戶端。如果MySQL的任何一張表中的任何一條數(shù)據(jù)發(fā)生了變化,便會(huì)通知Query Cache,將和這張表相關(guān)的查詢緩存全部失效,并釋放占用的內(nèi)存空間。修改表數(shù)據(jù)的操作包括:INSERT、UPDATE、DELETE、TRUNCATE、ALTER TABLE、DROP TABLE和DROP DATABASE等等。

Query Cache的工作原則是:執(zhí)行查詢最快的方式就是不去執(zhí)行。Query Cache的組件圖和流程圖如下所示:

二、Query Cache系統(tǒng)變量

Query Cache的主要可配置系統(tǒng)變量如下所示:

1. have_query_cache

表示mysqld是否支持Query Cache。

2. query_cache_limit

表示Query Cache可以緩存的單條查詢的最大結(jié)果集的大小,默認(rèn)值為1MB。如果某次查詢的結(jié)果集大小超過(guò)這個(gè)系統(tǒng)變量的值,那么Query Cache就不會(huì)緩存這次查詢的結(jié)果集。

3. query_cache_min_res_unit

表示MySQL為Query Cache每次分配內(nèi)存的最小空間大小,也就是用于緩存查詢結(jié)果的最小內(nèi)存空間的大小,默認(rèn)值為4KB。

4. query_cache_size

表示Query Cache可以使用的最大內(nèi)存空間的大小,默認(rèn)值為1MB。設(shè)置的值必須是1024的整數(shù)倍,若不是整數(shù)倍,MySQL則會(huì)自動(dòng)調(diào)整降低至達(dá)到1024倍數(shù)的最大值。

5. query_cache_type

表示Query Cache的工作模式,同時(shí)也是Query Cache功能的開關(guān),可以設(shè)置為0(OFF)、1(ON)和2(DEMAND)三種值:

  • 0(OFF):關(guān)閉Query Cache功能,任何情況下都不會(huì)使用Query Cache。

  • 1(ON):開啟Query Cache功能,但是當(dāng)SELECT語(yǔ)句中使用了SQL_NO_CACHE選項(xiàng)之后,將不會(huì)使用Query Cache。

  • 2(DEMAND):開啟Query Cache功能,但是只有當(dāng)SELECT語(yǔ)句中使用了SQL_CACHE選項(xiàng)之后,才會(huì)使用Query Cache。

6. query_cache_wlock_invalidate

控制當(dāng)有寫鎖加在表上的時(shí)候,是否先讓該表相關(guān)的Query Cahce失效,具有1(ON)和0(OFF)兩種取值:

  • 1(ON):在寫鎖定的同時(shí)將使該表相關(guān)的所有Query Cache失效。

  • 0(OFF):在寫鎖定的同時(shí)仍然允許讀取該表相關(guān)的Query Cache。

以上環(huán)境變量經(jīng)常需要調(diào)整的是query_cache_limit和query_cache_min_res_unit,它們都需要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如,如果緩存的查詢結(jié)果集大多數(shù)都小于4KB的話,則可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整query_cache_min_res_unit的值,以避免造成內(nèi)存的浪費(fèi)。如果查詢結(jié)果集的大小又都大于1MB時(shí),就需要調(diào)整query_cache_limit的值,避免因?yàn)榻Y(jié)果集大小超過(guò)限制而不被緩存。

三、Query Cache狀態(tài)變量

MySQL提供一系列的狀態(tài)變量來(lái)記錄Query Cache的當(dāng)前狀態(tài),使你能夠確認(rèn)Query Cache的運(yùn)行是否健康、命中率如何、內(nèi)存空間大小是否足夠,等等。Query Cache的狀態(tài)變量如下所示:

1. Qcache_free_blocks

表示Query Cache中目前還有多少空閑的內(nèi)存塊。如果該值比較大,則說(shuō)明Query Cache中的內(nèi)存碎片可能比較多。FLUSH QUERY CACHE會(huì)對(duì)緩存中的碎片進(jìn)行整理,從而得到一個(gè)較大的空閑內(nèi)存塊。

2. Qcache_free_memory

表示Query Cache目前空閑的內(nèi)存大小。

3. Qcache_hits

表示有多少次查詢?cè)赒uery Cache命中。

4. Qcache_inserts

向Query Cache中插入新記錄的次數(shù),也就是查詢沒(méi)有命中的次數(shù)。

5. Qcache_lowmem_prunes

表示由于Query Cache的內(nèi)存不足而從緩存中刪除的查詢結(jié)果的數(shù)量。如果這個(gè)數(shù)值在不斷增長(zhǎng),那么一般是Query Cache的空閑內(nèi)存不足(通過(guò)Qcache_free_memory判斷),或者內(nèi)存碎片較嚴(yán)重(通過(guò)Qcache_free_blocks判斷)。

6. Qcache_not_cached

表示沒(méi)有被緩存的查詢數(shù)量。有三種情況會(huì)導(dǎo)致查詢結(jié)果不會(huì)被緩存:其一,由于query_cache_type的設(shè)置;其二,查詢不是SELECT語(yǔ)句;其三,使用了now()之類的函數(shù),導(dǎo)致查詢語(yǔ)句一直在變化。

7. Qcache_queries_in_cache

表示Query Cache中當(dāng)前包含的查詢結(jié)果數(shù)量。

8. Qcache_total_blocks

表示Query Cache中的內(nèi)存塊總數(shù)量。

四、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

1. 優(yōu)點(diǎn)

Query Cache的查詢,發(fā)生在MySQL接收到客戶端的查詢請(qǐng)求、查詢權(quán)限驗(yàn)證之后和查詢SQL解析之前。也就是說(shuō),當(dāng)MySQL接收到客戶端的查詢SQL之后,僅僅只需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限驗(yàn)證之后,就會(huì)通過(guò)Query Cache來(lái)查找結(jié)果,甚至都不需要經(jīng)過(guò)Optimizer模塊進(jìn)行執(zhí)行計(jì)劃的分析優(yōu)化,更不需要發(fā)生任何存儲(chǔ)引擎的交互。由于Query Cache是基于內(nèi)存的,直接從內(nèi)存中返回相應(yīng)的查詢結(jié)果,因此減少了大量的磁盤I/O和CPU計(jì)算,導(dǎo)致效率非常高。

2. 缺點(diǎn)

即使Query Cache的優(yōu)點(diǎn)很明顯,但是也不能忽略它所帶來(lái)的一些缺點(diǎn):

  • 查詢語(yǔ)句的hash計(jì)算和hash查找?guī)?lái)的資源消耗。如果將query_cache_type設(shè)置為1(也就是ON),那么MySQL會(huì)對(duì)每條接收到的SELECT類型的查詢進(jìn)行hash計(jì)算,然后查找這個(gè)查詢的緩存結(jié)果是否存在。雖然hash計(jì)算和查找的效率已經(jīng)足夠高了,一條查詢語(yǔ)句所帶來(lái)的開銷可以忽略,但一旦涉及到高并發(fā),有成千上萬(wàn)條查詢語(yǔ)句時(shí),hash計(jì)算和查找所帶來(lái)的開銷就必須重視了。

  • Query Cache的失效問(wèn)題。如果表的變更比較頻繁,則會(huì)造成Query Cache的失效率非常高。表的變更不僅僅指表中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,還包括表結(jié)構(gòu)或者索引的任何變化。

  • 查詢語(yǔ)句不同,但查詢結(jié)果相同的查詢都會(huì)被緩存,這樣便會(huì)造成內(nèi)存資源的過(guò)度消耗。查詢語(yǔ)句的字符大小寫、空格或者注釋的不同,Query Cache都會(huì)認(rèn)為是不同的查詢(因?yàn)樗麄兊膆ash值會(huì)不同)。

  • 相關(guān)系統(tǒng)變量設(shè)置不合理會(huì)造成大量的內(nèi)存碎片,這樣便會(huì)導(dǎo)致Query Cache頻繁清理內(nèi)存。

五、常見問(wèn)答

1. 應(yīng)當(dāng)在什么條件下使用Query Cache?

實(shí)際上,并不是所有表都適合使用Query Cache。造成Query Cache失效的原因主要是相應(yīng)的表發(fā)生了變更,那么就應(yīng)該避免在變更頻繁的表上使用Query Cache。MySQL針對(duì)Query Cache有兩個(gè)專用的SQL選項(xiàng):SQL_NO_CACHE和SQL_CACHE。若將query_cache_type設(shè)置為1(ON),那么通過(guò)SQL_NO_CACHE選項(xiàng)便能強(qiáng)制不使用Query Cache;若將query_cache_type設(shè)置為2(DEMAND),那么通過(guò)SQL_CACHE選項(xiàng)便能強(qiáng)制使用Query Cache。通過(guò)強(qiáng)制不使用Query Cache,可以讓MySQL在頻繁變更的表上不使用Query Cache,這樣減少了內(nèi)存開銷,也減少了hash計(jì)算和查找的開銷。

2. Query Cache與查詢語(yǔ)句有什么關(guān)系?

無(wú)論MySQL收到的查詢語(yǔ)句是單表還是多表或是包含子查詢的SQL,都被作為一個(gè)查詢,不會(huì)被分拆成多個(gè)查詢來(lái)進(jìn)行緩存,包括Union語(yǔ)句。

3. 客戶端提交的查詢語(yǔ)句的大小寫對(duì)Query Cache有影響嗎?

有影響。由于Query Cache在內(nèi)存中是以hash結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行映射的,hash算法的基礎(chǔ)就是組成查詢語(yǔ)句的字符,所以必須要整個(gè)查詢語(yǔ)句在字符級(jí)別完全一致,才能在Query Cache中命中。

4. 一個(gè)查詢語(yǔ)句在Query Cache中緩存的查詢結(jié)果,在什么情況下會(huì)失效?

為了保證Query Cache中的內(nèi)容與是實(shí)際數(shù)據(jù)絕對(duì)一致,當(dāng)表中的數(shù)據(jù)有任何變化,包括新增、修改、刪除等,都會(huì)使所有引用到該表的Query Cache緩存數(shù)據(jù)失效。

5. Query Cache碎片率是什么?有什么用?

Query Cache碎片率 = Qcache_free_blocks / Qcache_total_blocks * 100%
如果Query Cache碎片率超過(guò)20%,則可以用FLUSH QUERY CACHE整理內(nèi)存碎片;如果你的查詢都是小數(shù)據(jù)量的話,可以嘗試減小query_cache_min_res_unit。

6. Query Cache利用率是什么?有什么用?

Query Cache利用率 = (query_cache_size - Qcache_free_memory) / query_cache_size * 100%

Query Cache利用率在25%以下的話,說(shuō)明query_cache_size設(shè)置的過(guò)大,可適當(dāng)減?。籕uery Cache利用率在80%以上,而且Qcache_lowmem_prunes > 50的話,說(shuō)明query_cache_size可能有點(diǎn)小,或者就是內(nèi)存碎片太多。

7. Query Cache命中率是什么?有什么用?

① 可緩存查詢的Query Cache命中率 = Qcache_hits / (Qcache_hits + Qcache_inserts) * 100%
② 涵蓋所有查詢的Query Cache命中率 = Qcache_hits / (Qcache_hits + Com_select) * 100%

若命中率在50-70%的范圍之內(nèi),則表明Query Cache的緩存效率較高。如果命中率明顯小于50%,那么建議禁用(將query_cache_type設(shè)置為0(OFF))或按需使用(將query_cache_type設(shè)置為2(DEMAND))Query Cache,節(jié)省的內(nèi)存可以用作InnoDB的緩沖池。

8. 如何判斷Query Cache是空閑內(nèi)存不足,還是內(nèi)存碎片太多?

如果Qcache_lowmem_prunes值比較大,表示Query Cache的內(nèi)存空間大小設(shè)置太小,需要增大。

如果Qcache_free_blocks值比較大,表示內(nèi)存碎片較多,需要使用FLUSH QUERY CACHE語(yǔ)句清理內(nèi)存碎片。

9. 系統(tǒng)變量query_cache_min_res_unit應(yīng)當(dāng)設(shè)置為多大?

query_cache_min_res_unit的計(jì)算公式如下所示:

query_cache_min_res_unit = (query_cache_size - Qcache_free_memory) / Qcache_queries_in_cache

其中,一般不建議將Query Cache的大?。ㄒ簿褪莙uery_cache_size系統(tǒng)變量)設(shè)置超過(guò)256MB。

Mysql查詢緩存Query_cache的功用

MySQL的查詢緩存并非緩存執(zhí)行計(jì)劃,而是查詢及其結(jié)果集,這就意味著只有相同的查詢操作才能命中緩存,因此MySQL的查詢緩存命中率很低,另一方面,對(duì)于大結(jié)果集的查詢,其查詢結(jié)果可以從cache中直接讀取,有效的提升了查詢效率。

那么如何設(shè)置緩存的大小呢?來(lái)看一下:

1、在mysql客戶端命令行中我們可以這么查看緩存是否開啟以及緩存設(shè)置的大小:

mysql> show variables like '%query_cache%';
+------------------------------+-------------+
| Variable_name                | Value       |
+------------------------------+-------------+
| have_query_cache             | YES         |
| query_cache_limit            | 1048576     |
| query_cache_min_res_unit     | 4096        |
| query_cache_size             | 16106127360 |
| query_cache_type             | ON          |
| query_cache_wlock_invalidate | OFF         |
+------------------------------+-------------+
6 rows in set (0.01 sec)

其中:

query_cache_type: 是否開啟緩存功能,取值為ON, OFF, DEMAND,默認(rèn)值為ON
  - 值為OFF或0時(shí),查詢緩存功能關(guān)閉;
  - 值為ON或1時(shí),查詢緩存功能打開,SELECT的結(jié)果符合緩存條件即會(huì)緩存,否則,不予緩存,顯式指定SQL_NO_CACHE,不予緩存;
  - 值為DEMAND或2時(shí),查詢緩存功能按需進(jìn)行,顯式指定SQL_CACHE的SELECT語(yǔ)句才會(huì)緩存;其它均不予緩存

query_cache_wlock_invalidate:表示當(dāng)有其他客戶端正在對(duì)MyISAM表進(jìn)行寫操作時(shí),如果查詢?cè)趒uery cache中,是否返回cache結(jié)果還是等寫操作完成再讀表獲取結(jié)果。

query_cache_limit 指定單個(gè)查詢能夠使用的緩沖區(qū)大小,缺省為1M;

query_cache_min_res_unit為系統(tǒng)分配的最小緩存塊大小,默認(rèn)是4KB,設(shè)置值大對(duì)大數(shù)據(jù)查詢有好處,但如果你的查詢都是小數(shù)據(jù)查詢,就容易造成內(nèi)存碎片和浪費(fèi);query_cache_size:表示緩存的大小。

了解了以上的指標(biāo)后我們就可以在mysql的配置文件my.cnf中進(jìn)行設(shè)置。然后重啟mysl服務(wù)器即可。在[mysqld]下面添加參數(shù)。一般是設(shè)置query_cache_size和query_cache_type兩項(xiàng)。

2、上面查看的是我們進(jìn)行緩存的配置,它一般從配置文件中讀取值,但是有時(shí)候我們需要實(shí)時(shí)查看當(dāng)前mysql中的數(shù)據(jù)緩存大小。

mysql> show status like '%qcache%';
+-------------------------+----------+
| Variable_name           | Value    |
+-------------------------+----------+
| Qcache_free_blocks      | 1        |
| Qcache_free_memory      | 1031832  |
| Qcache_hits             | 0        |
| Qcache_inserts          | 0        |
| Qcache_lowmem_prunes    | 0        |
| Qcache_not_cached       | 16489053 |
| Qcache_queries_in_cache | 0        |
| Qcache_total_blocks     | 1        |
+-------------------------+----------+
8 rows in set (0.00 sec)

解釋:

Qcache_free_memory:緩存中的空閑內(nèi)存。

Qcache_total_blocks:緩存中塊的數(shù)量。

Qcache_lowmem_prunes:緩存出現(xiàn)內(nèi)存不足并且必須要進(jìn)行清理以便為更多查詢提供空間的次數(shù)。這個(gè)數(shù)字最好長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看;如果這個(gè) 數(shù)字在不斷增長(zhǎng),就表示可能碎片非常嚴(yán)重,或者內(nèi)存很少。如何確定就需要查看Qcache_free_blocks和Qcache_free_memory 兩項(xiàng)指標(biāo)。

3、清空緩存:

flush query cache命令

加大緩存有助于我們查詢的效率提高:

這里舉個(gè)例子:

mysql> use mob_adn
Database changed
mysql> select count(*) from creative_output;
+----------+
| count(*) |
+----------+
| 87151154 |
+----------+
1 row in set (3 min 18.29 sec)

mysql> select count(*) from creative_output;
+----------+
| count(*) |
+----------+
| 87151154 |
+----------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select count(*) from creative_output;
+----------+
| count(*) |
+----------+
| 87151154 |
+----------+
1 row in set (0.00 sec)

可以看到緩存真的很厲害。

還有的同學(xué)會(huì)想到innodb_buffer_pool這個(gè)參數(shù),兩者的作用與區(qū)別我會(huì)接著來(lái)講。

順便這里在講解一下SQL幾項(xiàng)優(yōu)化(很好):

https://www.cnblogs.com/L-dongf/p/9163848.html

到此這篇關(guān)于MySQL的Query Cache圖文詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL Query Cache內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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標(biāo)簽:福州 溫州 定西 山西 無(wú)錫 三明 揚(yáng)州 阿里

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