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MySQL系列之九 mysql查詢緩存及索引

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系列教程

MySQL系列之開(kāi)篇 MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)概念
MySQL系列之一 MariaDB-server安裝
MySQL系列之二 多實(shí)例配置
MySQL系列之三 基礎(chǔ)篇
MySQL系列之四 SQL語(yǔ)法
MySQL系列之五 視圖、存儲(chǔ)函數(shù)、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器
MySQL系列之六 用戶與授權(quán)
MySQL系列之七 MySQL存儲(chǔ)引擎
MySQL系列之八 MySQL服務(wù)器變量
MySQL系列之十 MySQL事務(wù)隔離實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制
MySQL系列之十一 日志記錄
MySQL系列之十二 備份與恢復(fù)
MySQL系列之十三 MySQL的復(fù)制
MySQL系列之十四 MySQL的高可用實(shí)現(xiàn)
MySQL系列之十五 MySQL常用配置和性能壓力測(cè)試

一、MySQL的架構(gòu)

  1. 連接器
  2. 連接池,安全認(rèn)證、線程池、連接限制、檢查內(nèi)存、緩存
  3. SQL接口 DML、DDL
  4. SQL解析器,對(duì)SQL語(yǔ)句的權(quán)限檢查、解析為二進(jìn)制程序
  5. 優(yōu)化器,優(yōu)化訪問(wèn)路徑
  6. 緩存cache,buffer
  7. 存儲(chǔ)引擎 innodb
  8. 文件系統(tǒng)
  9. 日志

二、查詢緩存(Query Cache)

  1. SQL語(yǔ)句

  2. 查詢緩存

  3. 解析器

  4. 解析樹(shù)

  5. 預(yù)處理

  6. 查找最好的查詢路徑

  7. 查詢優(yōu)化SQL語(yǔ)句

  8. 執(zhí)行計(jì)劃

  9. API調(diào)用存儲(chǔ)引擎

  10. 調(diào)用數(shù)據(jù),返回結(jié)果

緩存SELECT操作或預(yù)處理查詢的結(jié)果集和SQL語(yǔ)句,當(dāng)有新的SELECT語(yǔ)句或預(yù)處理查詢語(yǔ)句請(qǐng)求,先去查詢緩存,判斷是否存在可用的記錄集,判斷標(biāo)準(zhǔn):與緩存的SQL語(yǔ)句,是否完全一樣,區(qū)分大小寫。

不需要對(duì)SQL語(yǔ)句做任何解析和執(zhí)行,當(dāng)然語(yǔ)法解析必須通過(guò)在先,直接從Query Cache中獲得查詢結(jié)果,提高查詢性能

查詢緩存的判斷規(guī)則,不夠智能,也即提高了查詢緩存的使用門檻,降低其效率;查詢緩存的使用,會(huì)增加檢查和清理Query Cache中記錄集的開(kāi)銷

哪些查詢可能不會(huì)被緩存:

  • 查詢語(yǔ)句中加了SQL_NO_CACHE參數(shù);
  • 查詢語(yǔ)句中含有獲得值的函數(shù),包含自定義函數(shù),如:NOW()、CURDATE()、GET_LOCK()、RAND()、CONVERT_TZ()等;
  • 對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢:mysql、information_schema 查詢語(yǔ)句中使用SESSION級(jí)別變量或存儲(chǔ)過(guò)程中的局部變量;
  • 查詢語(yǔ)句中使用了LOCK IN SHARE MODE、FOR UPDATE的語(yǔ)句,查詢語(yǔ)句中類似SELECT …INTO 導(dǎo)出數(shù)據(jù)的語(yǔ)句;
  • 對(duì)臨時(shí)表的查詢操作;存在警告信息的查詢語(yǔ)句;不涉及任何表或視圖的查詢語(yǔ)句;某用戶只有列級(jí)別權(quán)限的查詢語(yǔ)句;
  • 事務(wù)隔離級(jí)別為Serializable時(shí),所有查詢語(yǔ)句都不能緩存。

查詢緩存相關(guān)的服務(wù)器變量:

  • query_cache_min_res_unit: 查詢緩存中內(nèi)存塊的最小分配單位,默認(rèn)4k,較小值會(huì)減少浪費(fèi),但會(huì)導(dǎo)致更頻繁的內(nèi)存分配操作,較大值會(huì)帶來(lái)浪費(fèi),會(huì)導(dǎo)致碎片過(guò)多,內(nèi)存不足;
  • query_cache_limit:?jiǎn)蝹€(gè)查詢結(jié)果能緩存的最大值,默認(rèn)為1M,對(duì)于查詢結(jié)果過(guò)大而無(wú)法緩存的語(yǔ)句,建議使用SQL_NO_CACHE;
  • query_cache_size:查詢緩存總共可用的內(nèi)存空間;單位字節(jié),必須是1024的整數(shù)倍,最小值40KB,低于此值有警報(bào);
  • query_cache_wlock_invalidate:如果某表被其它的會(huì)話鎖定,是否仍然可以從查詢緩存中返回結(jié)果,默認(rèn)值為OFF,表示可以在表被其它會(huì)話鎖定的場(chǎng)景中繼續(xù)從緩存返回?cái)?shù)據(jù);ON則表示不允許;
  • query_cache_type: 是否開(kāi)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(kāi),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。
MariaDB [(none)]> SHOW VARIABLES LIKE 'query_cache%';
+------------------------------+----------+
| Variable_name                | Value    |
+------------------------------+----------+
| query_cache_limit            | 1048576  |
| query_cache_min_res_unit     | 4096     |
| query_cache_size             | 33554432 |
| query_cache_strip_comments   | OFF      |
| query_cache_type             | ON       |
| query_cache_wlock_invalidate | OFF      |
+------------------------------+----------+

優(yōu)化查詢緩存:

查詢緩存相關(guān)的狀態(tài)變量:

  • Qcache_free_blocks:處于空閑狀態(tài) Query Cache中內(nèi)存 Block 數(shù);
  • Qcache_free_memory:處于空閑狀態(tài)的 Query Cache 內(nèi)存總量;
  • Qcache_hits:Query Cache 命中次數(shù);
  • Qcache_inserts:向 Query Cache 中插入新的 Query Cache 的次數(shù),即沒(méi)有命中的次數(shù);
  • Qcache_lowmem_prunes:當(dāng) Query Cache 內(nèi)存容量不夠,需要?jiǎng)h除老的Query Cache 以給新的 Cache 對(duì)象使用的次數(shù);
  • Qcache_not_cached:沒(méi)有被 Cache 的 SQL 數(shù),包括無(wú)法被 Cache 的 SQL 以及由于 query_cache_type 設(shè)置的不會(huì)被 Cache 的 SQL語(yǔ)句;
  • Qcache_queries_in_cache:在 Query Cache 中的 SQL 數(shù)量;
  • Qcache_total_blocks:Query Cache 中總的 Block。
MariaDB [(none)]> SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Qcache%';
+-------------------------+----------+
| Variable_name           | Value    |
+-------------------------+----------+
| Qcache_free_blocks      | 1        |
| Qcache_free_memory      | 33536824 |
| Qcache_hits             | 0        |
| Qcache_inserts          | 0        |
| Qcache_lowmem_prunes    | 0        |
| Qcache_not_cached       | 4        |
| Qcache_queries_in_cache | 0        |
| Qcache_total_blocks     | 1        |
+-------------------------+----------+
命中率和內(nèi)存使用率估算:
  • 查詢緩存中內(nèi)存塊的最小分配單位query_cache_min_res_unit :(query_cache_size - Qcache_free_memory) / Qcache_queries_in_cache
  • 查詢緩存命中率 :Qcache_hits / ( Qcache_hits + Qcache_inserts ) * 100%
  • 查詢緩存內(nèi)存使用率:(query_cache_size – qcache_free_memory) / query_cache_size * 100%

三、索引

​ 索引是特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):定義在查找時(shí)作為查找條件的字段,索引實(shí)現(xiàn)在存儲(chǔ)引擎。

索引可以降低服務(wù)需要掃描的數(shù)據(jù)量,減少了IO次數(shù)
索引可以幫助服務(wù)器避免排序和使用臨時(shí)表
索引可以幫助將隨機(jī)I/O轉(zhuǎn)為順序I/O
但是占用額外空間,影響插入速度

1、索引類型:

  • B + Tree 索引:順序存儲(chǔ),每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)到根的距離都是相同的,左前綴索引,適合查詢范圍類的數(shù)據(jù);
    - 適合使用B-Tree索引的查詢類型
    - 全值匹配
    - 匹配最左前綴
    - 匹配范圍值
    - 精確匹配某一列并范圍匹配另一列(復(fù)合索引)
    - 只訪問(wèn)索引的查詢
    - 不適合使用B-tree索引的查詢類型
    - 不從最左列開(kāi)始
    - 不能跳過(guò)索引中的列
    - 如果查詢中某個(gè)列是為范圍查詢那么右側(cè)的列無(wú)法再使用索引優(yōu)化查詢
  • Hash索引:基于哈希表,構(gòu)建出鍵值對(duì)的索引,特別適用于精確匹配索引中的索引列,只支持等值比較查詢(IN,=,>);不適合于順序查詢,不支持模糊匹配;只有Memory存儲(chǔ)引擎支持顯式Hash索引
  • 空間索引(R - Tree):只有MyISAM支持空間索引

  • 全文索引(FULL TEXT):在文本中查找關(guān)鍵詞

2、高性能索引策略:

  • 獨(dú)立使用列,盡量避免其參與運(yùn)算
  • 使用左前綴索引:索引構(gòu)建于字段的左側(cè)的多少字符要通過(guò)索引選擇性來(lái)評(píng)估;索引選擇性:不重復(fù)的索引值和數(shù)據(jù)表的記錄總數(shù)的比值
  • 多列索引:AND操作時(shí)更適合使用多列索引,而非為每個(gè)列創(chuàng)建單獨(dú)的索引
  • 選擇合適的索引列次序:無(wú)排序和分組時(shí),將選擇性最高放左側(cè)

3、索引的優(yōu)化建議

  • 只要列中含有NULL值,就最好不要在此例設(shè)置索引,復(fù)合索引如果有NULL值,此列在使用時(shí)也不會(huì)使用索引
  • 盡量使用短索引,如果可以,應(yīng)該制定一個(gè)前綴長(zhǎng)度
  • 對(duì)于經(jīng)常在where子句使用的列,最好設(shè)置索引
  • 對(duì)于有多個(gè)列where或者order by子句,應(yīng)該建立復(fù)合索引
  • 對(duì)于like語(yǔ)句,以%或者‘-'開(kāi)頭的不會(huì)使用索引,以%結(jié)尾會(huì)使用索引
  • 盡量不要在列上進(jìn)行運(yùn)算(函數(shù)操作和表達(dá)式操作)
  • 盡量不要使用not in和>操作
  • 多表連接時(shí),盡量小表驅(qū)動(dòng)大表,即小表 join 大表
  • 在千萬(wàn)級(jí)分頁(yè)時(shí)使用limit
  • 對(duì)于經(jīng)常使用的查詢,可以開(kāi)啟緩存
  • 大部分情況連接效率遠(yuǎn)大于子查詢

4、索引的創(chuàng)建與刪除

創(chuàng)建索引

CREATE INDEX index_name ON tbl_name (index_col_name,...);

MariaDB [hellodb]> CREATE INDEX index_name ON students(name); #創(chuàng)建簡(jiǎn)單索引
MariaDB [hellodb]> CREATE INDEX index_name_age ON students(name,age); #創(chuàng)建復(fù)合索引

查看索引

SHOW INDEXES FROM [db_name.]tbl_name;

MariaDB [hellodb]> SHOW INDEX FROM students\G

刪除索引

DROP INDEX index_name ON tbl_name;

MariaDB [hellodb]> DROP INDEX index_name ON students;

優(yōu)化表空間

MariaDB [hellodb]> OPTIMIZE TABLE students;

查看索引使用的情況

啟用記錄索引使用情況:SET GLOBAL userstat=1;

查看索引使用情況:SHOW INDEX_STATISTICS;

我們可以統(tǒng)計(jì)不經(jīng)常使用的索引從而進(jìn)行優(yōu)化

四、EXPLAIN命令

通過(guò)EXPLAIN來(lái)分析索引的有效性:EXPLAIN SELECT clause,獲取查詢執(zhí)行計(jì)劃信息,用來(lái)查看查詢優(yōu)化器如何執(zhí)行查詢

MariaDB [hellodb]> EXPLAIN SELECT name FROM students WHERE name = 'Lin Daiyu'\G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: students
         type: ref
possible_keys: index_name_age
          key: index_name_age
      key_len: 152
          ref: const
         rows: 1
        Extra: Using where; Using index
  • id:當(dāng)前查詢語(yǔ)句中,每個(gè)SELECT語(yǔ)句的編號(hào);復(fù)雜類型的查詢有三種:簡(jiǎn)單子查詢、用于FROM子句中的子查詢、聯(lián)合查詢(UNION,注意:UNION查詢的分析結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一個(gè)額外匿名臨時(shí)表)
  • select_type:
    - SIMPLE :簡(jiǎn)單查詢
    - SUBQUERY: 簡(jiǎn)單子查詢
    - PRIMARY:最外面的SELECT
    - DERIVED: 用于FROM中的子查詢
    - UNION:UNION語(yǔ)句的第一個(gè)之后的SELECT語(yǔ)句
    - UNION RESULT: 匿名臨時(shí)表
  • table:SELECT語(yǔ)句關(guān)聯(lián)到的表
  • type:關(guān)聯(lián)類型或訪問(wèn)類型,即MySQL決定的如何去查詢表中的行的方式,以下順序,性能從低到高
    - ALL: 全表掃描
    - index:根據(jù)索引的次序進(jìn)行全表掃描;如果在Extra列出現(xiàn)“Using index”表示了使用覆蓋索引,而非全表掃描
    - range:有范圍限制的根據(jù)索引實(shí)現(xiàn)范圍掃描;掃描位置始于索引中的某一點(diǎn),結(jié)束于另一點(diǎn)
    - ref: 根據(jù)索引返回表中匹配某單個(gè)值的所有行
    - eq_ref:僅返回一個(gè)行,但與需要額外與某個(gè)參考值做比較
    - const, system: 直接返回單個(gè)行
  • possible_keys:查詢可能會(huì)用到的索引
  • key: 查詢中使用到的索引
  • key_len: 在索引使用的字節(jié)數(shù)
  • ref: 在利用key字段所表示的索引完成查詢時(shí)所用的列或某常量值
  • rows:MySQL估計(jì)為找所有的目標(biāo)行而需要讀取的行數(shù)
  • Extra:額外信息
    - Using index:MySQL將會(huì)使用覆蓋索引,以避免訪問(wèn)表
    - Using where:MySQL服務(wù)器將在存儲(chǔ)引擎檢索后,再進(jìn)行一次過(guò)濾
    - Using temporary:MySQL對(duì)結(jié)果排序時(shí)會(huì)使用臨時(shí)表
    - Using filesort:對(duì)結(jié)果使用一個(gè)外部索引排序

五、SQL語(yǔ)句性能優(yōu)化

  1. 查詢時(shí),能不要*就不用*,盡量寫全字段名
  2. 大部分情況連接效率遠(yuǎn)大于子查詢
  3. 多表連接時(shí),盡量小表驅(qū)動(dòng)大表,即小表 join 大表
  4. 在千萬(wàn)級(jí)分頁(yè)時(shí)使用limit
  5. 對(duì)于經(jīng)常使用的查詢,可以開(kāi)啟緩存
  6. 多使用explain和profile分析查詢語(yǔ)句
  7. 查看慢查詢?nèi)罩荆页鰣?zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的sql語(yǔ)句優(yōu)化

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

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