mysql 缓存整理 mysql缓存机制有几种

缓存介绍

mysql缓存机制就是缓存sql 文本及缓存结果，用KV形式保存再服务器内存中，如果运行相同的sql,服务器直接从缓存中去获取结果，不需要在再去解析、优化、执行sql。 如果这个表修改了，那么使用这个表中的所有缓存将不再有效，查询缓存值得相关条目将被清空。表中得任何改变是值表中任何数据或者是结构的改变，包括insert,update,delete,truncate,alter table,drop table或者是drop database 包括那些映射到改变了的表的使用merge表的查询，显然，者对于频繁更新的表，查询缓存不合适，对于一些不变的数据且有大量相同sql查询的表，查询缓存会节省很大的性能。

命中条件

缓存存在一个hash表中，通过查询SQL，查询数据库，客户端协议等作为key,在判断命中前，mysql不会解析SQL，而是使用SQL去查询缓存，SQL上的任何字符的不同，如空格，注释，都会导致缓存不命中。如果查询有不确定的数据like now(),current_date()，那么查询完成后结果者不会被缓存，包含不确定的数的是不会放置到缓存中。

工作流程

1.服务器接收SQL，以SQL和一些其他条件为key查找缓存表

2.如果找到了缓存，则直接返回缓存

3.如果没有找到缓存，则执行SQL查询，包括原来的SQL解析，优化等。

4.执行完SQL查询结果以后，将SQL查询结果缓存入缓存表

缓存失败

当某个表正在写入数据，则这个表的缓存（命中缓存，缓存写入等）将会处于失效状态，在Innodb中，如果某个事务修改了这张表，则这个表的缓存在事务提交前都会处于失效状态，在这个事务提交前，这个表的相关查询都无法被缓存。

缓存的内存管理

缓存会在内存中开辟一块内存（query_cache_size）来维护缓存数据，其中大概有40K的空间是用来维护缓存数据的元数据的，例如空间内存，例如空间内存，数据表和查询结果映射，SQL和查询结果映射的。

mysql将这个大内存块分为小内存块（query_cache_min_res_unit),每个小块中存储自身的类型、大小和查询结果数据，还有前后内存块的指针。

mysql需要设置单个小存储块大小，在SQL查询开始（还未得到结果）时就去申请一块内存空间，所以即使你的缓存数据没有达到这个大小也需要这个大小的数据块去保存（like linux filesystem's block)。如果超出这个内存块的大小，则需要再申请一个内存块。当查询完成发现申请的内存有富余，则会将富余的内存空间是放点，这就会造成内存碎片的问题，见下图

缓存的使用时机

衡量打开缓存是否对系统有性能提升是一个很难的话题

通过缓存命中率判断, 缓存命中率 = 缓存命中次数 (Qcache_hits) / 查询次数 (Com_select)

通过缓存写入率, 写入率 = 缓存写入次数 (Qcache_inserts) / 查询次数 (Qcache_inserts)

通过 命中-写入率 判断, 比率 = 命中次数 (Qcache_hits) / 写入次数 (Qcache_inserts), 高性能MySQL中称之为比较能反映性能提升的指数,一般来说达到3:1则算是查询缓存有效,而最好能够达到10:1

缓存参数配置

query_cache_type: 是否打开缓存

可选项

1) OFF: 关闭

2) ON: 总是打开

3) DEMAND: 只有明确写了SQL_CACHE的查询才会吸入缓存

query_cache_size: 缓存使用的总内存空间大小,单位是字节,这个值必须是1024的整数倍,否则MySQL实际分配可能跟这个数值不同(感觉这个应该跟文件系统的blcok大小有关)

query_cache_min_res_unit: 分配内存块时的最小单位大小

query_cache_limit: MySQL能够缓存的最大结果,如果超出,则增加 Qcache_not_cached的值,并删除查询结果

query_cache_wlock_invalidate: 如果某个数据表被锁住,是否仍然从缓存中返回数据,默认是OFF,表示仍然可以返回

GLOBAL STAUS 中 关于 缓存的参数解释:

Qcache_free_blocks: 缓存池中空闲块的个数

Qcache_free_memory: 缓存中空闲内存量

Qcache_hits: 缓存命中次数

Qcache_inserts: 缓存写入次数

Qcache_lowmen_prunes: 因内存不足删除缓存次数

Qcache_not_cached: 查询未被缓存次数,例如查询结果超出缓存块大小,查询中包含可变函数等

Qcache_queries_in_cache: 当前缓存中缓存的SQL数量

Qcache_total_blocks: 缓存总block数

减少碎片策略

选择合适的block大小

使用 FLUSH QUERY CACHE 命令整理碎片.这个命令在整理缓存期间,会导致其他连接无法使用查询缓存

PS: 清空缓存的命令式 RESET QUERY CACHE

InnoDB与查询缓存

Innodb会对每个表设置一个事务计数器,里面存储当前最大的事务ID.当一个事务提交时,InnoDB会使用MVCC中系统事务ID最大的事务ID跟新当前表的计数器.

只有比这个最大ID大的事务能使用查询缓存,其他比这个ID小的事务则不能使用查询缓存.

另外,在InnoDB中,所有有加锁操作的事务都不使用任何查询缓存

查询必须是完全相同的(逐字节相同)才能够被认为是相同的。另外，同样的查询字符串由于其它原因可能认为是不同的。使用不同的数据库、不同的协议版本或者不同 默认字符集的查询被认为是不同的查询并且分别进行缓存。

mysql 的几种缓存

1，缓存穿透

当查询缓存是无此key对应的值，后去数据库查询，数据库有值时存入缓存无值时返回无此值，但再一次查此key是还是一样的结果，但大量的访问此key是对数据库会造成更大的压力

解决办法

当查询缓存是无此而已的值时，查询数据库，有值时存入缓存，物质是同样存入一个null 并设置较短的有效时间，但再次查询此key时，查询结果的结果为null是展示无数据

2，缓存雪崩

定义

在缓存服务器重启或大规模的缓存时间到期导致请求到范文数据库查询。使mysql压力太大奔溃

雪崩后解决方法

1，雪崩后关闭外网服务，对数据库 预热缓存 在开启外网服务

预防雪崩

1，将缓存的key的到期时间设置为不同个的时间，避免同一个时间段大规模的缓存失效

2，将缓存备份

3，缓存预热

将常用的缓存提前存入缓存中

4，原子缓存

将缓存变成一个最小的理论，当其他的地方用的是后调用只一个就可以，这样就可以省出一些缓存空间

相当于变相的将缓存文件增加复用性

6，分页缓存

点击页码缓存中查询若无值去数据库查存入缓存并生成一个特殊的key（带页码） ，再次点击页码时根据页码查询瓷业的key名。

mysql 的常见缓存

全局共享内存主要是 MySQL Instance（mysqld进程）以及底层存储引擎用来暂存各种全局运算及可共享的暂存信息，如存储查询缓存的 Query Cache，缓存连接线程的 Thread Cache，缓存表文件句柄信息的 Table Cache，缓存二进制日志的 BinLog Buffer， 缓存 MyISAM 存储引擎索引键的 Key Buffer以及存储 InnoDB 数据和索引的 InnoDB Buffer Pool 等等。下面针对 MySQL 主要的共享内存进行一个简单的分析。

查询缓存（Query Cache）：查询缓存是 MySQL 比较独特的一个缓存区域，用来缓存特定 Query 的结果集（Result Set）信息，且共享给所有客户端。通过对 Query 语句进行特定的 Hash 计算之后与结果集对应存放在 Query Cache 中，以提高完全相同的 Query 语句的相应速度。当我们打开 MySQL 的 Query Cache 之后，MySQL 接收到每一个 SELECT 类型的 Query 之后都会首先通过固定的 Hash 算法得到该 Query 的 Hash 值，然后到 Query Cache 中查找是否有对应的 Query Cache。如果有，则直接将 Cache 的结果集返回给客户端。如果没有，再进行后续操作，得到对应的结果集之后将该结果集缓存到 Query Cache 中，再返回给客户端。当任何一个表的数据发生任何变化之后，与该表相关的所有 Query Cache 全部会失效，所以 Query Cache 对变更比较频繁的表并不是非常适用，但对那些变更较少的表是非常合适的，可以极大程度的提高查询效率，如那些静态资源表，配置表等等。为了尽可能高效的利用 Query Cache，MySQL 针对 Query Cache 设计了多个 query_cache_type 值和两个 Query Hint：SQL_CACHE 和 SQL_NO_CACHE。当 query_cache_type 设置为0（或者 OFF）的时候不使用 Query Cache，当设置为1（或者 ON）的时候，当且仅当 Query 中使用了 SQL_NO_CACHE 的时候 MySQL 会忽略 Query Cache，当 query_cache_type 设置为2（或者DEMAND）的时候，当且仅当Query 中使用了 SQL_CACHE 提示之后，MySQL 才会针对该 Query 使用 Query Cache。可以通过 query_cache_size 来设置可以使用的最大内存空间。

连接线程缓存（Thread Cache）：连接线程是 MySQL 为了提高创建连接线程的效率，将部分空闲的连接线程保持在一个缓存区以备新进连接请求的时候使用，这尤其对那些使用短连接的应用程序来说可以极大的提高创建连接的效率。当我们通过 thread_cache_size 设置了连接线程缓存池可以缓存的连接线程的大小之后，可以通过(Connections - Threads_created) / Connections * 100% 计算出连接线程缓存的命中率。注意，这里设置的是可以缓存的连接线程的数目，而不是内存空间的大小。

表缓存（Table Cache）：表缓存区主要用来缓存表文件的文件句柄信息，在 MySQL5.1.3之前的版本通过 table_cache 参数设置，但从MySQL5.1.3开始改为 table_open_cache 来设置其大小。当我们的客户端程序提交 Query 给 MySQL 的时候，MySQL 需要对 Query 所涉及到的每一个表都取得一个表文件句柄信息，如果没有 Table Cache，那么 MySQL 就不得不频繁的进行打开关闭文件操作，无疑会对系统性能产生一定的影响，Table Cache 正是为了解决这一问题而产生的。在有了 Table Cache 之后，MySQL 每次需要获取某个表文件的句柄信息的时候，首先会到 Table Cache 中查找是否存在空闲状态的表文件句柄。如果有，则取出直接使用，没有的话就只能进行打开文件操作获得文件句柄信息。在使用完之后，MySQL 会将该文件句柄信息再放回 Table Cache 池中，以供其他线程使用。注意，这里设置的是可以缓存的表文件句柄信息的数目，而不是内存空间的大小。

表定义信息缓存（Table definition Cache）：表定义信息缓存是从 MySQL5.1.3 版本才开始引入的一个新的缓存区，用来存放表定义信息。当我们的 MySQL 中使用了较多的表的时候，此缓存无疑会提高对表定义信息的访问效率。MySQL 提供了 table_definition_cache 参数给我们设置可以缓存的表的数量。在 MySQL5.1.25 之前的版本中，默认值为128，从 MySQL5.1.25 版本开始，则将默认值调整为 256 了，最大设置值为524288。注意，这里设置的是可以缓存的表定义信息的数目，而不是内存空间的大小。

二进制日志缓冲区（Binlog Buffer）：二进制日志缓冲区主要用来缓存由于各种数据变更操做所产生的 Binary Log 信息。为了提高系统的性能，MySQL 并不是每次都是将二进制日志直接写入 Log File，而是先将信息写入 Binlog Buffer 中，当满足某些特定的条件（如 sync_binlog参数设置）之后再一次写入 Log File 中。我们可以通过 binlog_cache_size 来设置其可以使用的内存大小，同时通过 max_binlog_cache_size 限制其最大大小（当单个事务过大的时候 MySQL 会申请更多的内存）。当所需内存大于 max_binlog_cache_size 参数设置的时候，MySQL 会报错："Multi-statement transaction required more than 'max_binlog_cache_size' bytes of storage"。

MyISAM索引缓存（Key Buffer）：MyISAM 索引缓存将 MyISAM 表的索引信息缓存在内存中，以提高其访问性能。这个缓存可以说是影响 MyISAM 存储引擎性能的最重要因素之一了，通过 key_buffere_size 设置可以使用的最大内存空间。

InnoDB 日志缓冲区（InnoDB Log Buffer）：这是 InnoDB 存储引擎的事务日志所使用的缓冲区。类似于 Binlog Buffer，InnoDB 在写事务日志的时候，为了提高性能，也是先将信息写入 Innofb Log Buffer 中，当满足 innodb_flush_log_trx_commit 参数所设置的相应条件（或者日志缓冲区写满）之后，才会将日志写到文件（或者同步到磁盘）中。可以通过 innodb_log_buffer_size 参数设置其可以使用的最大内存空间。

注：innodb_flush_log_trx_commit 参数对 InnoDB Log 的写入性能有非常关键的影响。该参数可以设置为0，1，2，解释如下：

0：log buffer中的数据将以每秒一次的频率写入到log file中，且同时会进行文件系统到磁盘的同步操作，但是每个事务的commit并不会触发任何log buffer 到log file的刷新或者文件系统到磁盘的刷新操作。

1：在每次事务提交的时候将log buffer 中的数据都会写入到log file，同时也会触发文件系统到磁盘的同步；

2：事务提交会触发log buffer 到log file的刷新，但并不会触发磁盘文件系统到磁盘的同步。此外，每秒会有一次文件系统到磁盘同步操作。

此外，MySQL文档中还提到，这几种设置中的每秒同步一次的机制，可能并不会完全确保非常准确的每秒就一定会发生同步，还取决于进程调度的问题。实际上，InnoDB 能否真正满足此参数所设置值代表的意义正常 Recovery 还是受到了不同 OS 下文件系统以及磁盘本身的限制，可能有些时候在并没有真正完成磁盘同步的情况下也会告诉 mysqld 已经完成了磁盘同步。

InnoDB 数据和索引缓存（InnoDB Buffer Pool）：InnoDB Buffer Pool 对 InnoDB 存储引擎的作用类似于 Key Buffer Cache 对 MyISAM 存储引擎的影响，主要的不同在于 InnoDB Buffer Pool 不仅仅缓存索引数据，还会缓存表的数据，而且完全按照数据文件中的数据快结构信息来缓存，这一点和 Oracle SGA 中的 database buffer cache 非常类似。所以，InnoDB Buffer Pool 对 InnoDB 存储引擎的性能影响之大就可想而知了。可以通过 (Innodb_buffer_pool_read_requests - Innodb_buffer_pool_reads) / Innodb_buffer_pool_read_requests * 100% 计算得到 InnoDB Buffer Pool 的命中率。

InnoDB 字典信息缓存（InnoDB Additional Memory Pool）:InnoDB 字典信息缓存主要用来存放 InnoDB 存储引擎的字典信息以及一些 internal 的共享数据结构信息。所以其大小也与系统中所使用的 InnoDB 存储引擎表的数量有较大关系。不过，如果我们通过 innodb_additional_mem_pool_size 参数所设置的内存大小不够，InnoDB 会自动申请更多的内存，并在 MySQL 的 Error Log 中记录警告信息。

这里所列举的各种共享内存，是我个人认为对 MySQL 性能有较大影响的集中主要的共享内存。实际上，除了这些共享内存之外，MySQL 还存在很多其他的共享内存信息，如当同时请求连接过多的时候用来存放连接请求信息的back_log队列等。