MySQL 查询缓存详解

MySQL 查询缓存管理和配置

通过命令可以查看查询缓存相关的信息。

show variables like '%query_cache%'

8.0 版本之前的话，打印的信息可能是下面这样的：

have_query_cache：该 MySQL Server 是否支持查询缓存，如果是 YES 表示支持，否则则是不支持。
query_cache_limit： MySQL 查询缓存的最大查询结果，查询结果大于该值时不会被缓存
query_cache_min_res_unit：查询缓存分配的最小块的大小(字节)。当查询进行的时候，MySQL 把查询结果保存在查询缓存中，但如果要保存的结果比较大，超过 query_cache_min_res_unit 的值，这时候 MySQL 将一边检索结果，一边进行保存结果，也就是说，有可能在一次查询中，MySQL 要进行多次内存分配的操作。适当的调节 query_cache_min_res_unit 可以优化内存。
query_cache_size：为缓存查询结果分配的内存的数量，单位是字节，且数值必须是 1024 的整数倍。默认值是 0，即禁用查询缓存。
query_cache_type：设置查询缓存类型，默认为 ON。设置 GLOBAL 值可以设置后面的所有客户端连接的类型。客户端可以设置 SESSION 值以影响他们自己对查询缓存的使用。
query_cache_wlock_invalidate：如果某个表被锁住，是否返回缓存中的数据，默认关闭，也是建议的。
query_cache_type 可能的值(修改 query_cache_type 需要重启 MySQL Server)：
0 或 OFF：关闭查询功能。
1 或 ON：开启查询缓存功能，但不缓存 Select SQL_NO_CACHE 开头的查询
2 或 DEMAND：开启查询缓存功能，但仅缓存 Select SQL_CACHE 开头的查询

建议：

query_cache_size不建议设置的过大。过大的空间不但挤占实例其他内存结构的空间，而且会增加在缓存中搜索的开销。建议根据实例规格，初始值设置为 10MB 到 100MB 之间的值，而后根据运行使用情况调整
建议通过调整 query_cache_size 的值来开启、关闭查询缓存，因为修改query_cache_type 参数需要重启 MySQL Server 生效
8.0 版本之前，my.cnf 加入以下配置，重启 MySQL 开启查询缓存

query_cache_type=1
query_cache_size=600000

或者，MySQL 执行以下命令也可以开启查询缓存

set global  query_cache_type=1;
set global  query_cache_size=600000;

手动清理缓存可以使用下面三个 SQL：

flush query cache;：清理查询缓存内存碎片
reset query cache;：从查询缓存中移除所有
flush tables；关闭所有打开的表，同时该操作会清空查询缓存中的内容

MySQL 缓存机制

缓存规则

查询缓存会将查询语句和结果集保存到内存（一般是 key-value 的形式，key 是查询语句，value 是查询的结果集），下次再查直接从内存中取
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）。检查查询缓存时，MySQL Server 不会对 SQL 做任何处理，它精确的使用客户端传来的查询
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
查询缓存 SELECT 选项示例：

SELECT SQL_CACHE id, name FROM customer;# 会缓存
SELECT SQL_NO_CACHE id, name FROM customer;# 不会缓存

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。

MySQL 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。也就是说，当 MySQL 接收到客户端的查询 SQL 之后，仅仅只需要对其进行相应的权限验证之后，就会通过查询缓存来查找结果，甚至都不需要经过 Optimizer 模块进行执行计划的分析优化，更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，直接从内存中返回相应的查询结果，因此减少了大量的磁盘 I/O 和 CPU 计算，导致效率非常高。
缺点：
MySQL 会对每条接收到的 SELECT 类型的查询进行 Hash 计算，然后查找这个查询的缓存结果是否存在。虽然 Hash 计算和查找的效率已经足够高了，一条查询语句所带来的开销可以忽略，但一旦涉及到高并发，有成千上万条查询语句时，hash 计算和查找所带来的开销就必须重视了
查询缓存的失效问题。如果表的变更比较频繁，则会造成查询缓存的失效率非常高。表的变更不仅仅指表中的数据发生变化，还包括表结构或者索引的任何变化。
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。

MySql 查询缓存对性能的影响

在 MySQL Server 中打开查询缓存对数据库的读和写都会带来额外的消耗:

读查询开始之前必须检查是否命中缓存。
如果读查询可以缓存，那么执行完查询操作后，会查询结果和查询语句写入缓存。
当向某个表写入数据的时候，必须将这个表所有的缓存设置为失效，如果缓存空间很大，则消耗也会很大，可能使系统僵死一段时间，因为这个操作是靠全局锁操作来保护的。
对 InnoDB 表，当修改一个表时，设置了缓存失效，但是多版本特性会暂时将这修改对其他事务屏蔽，在这个事务提交之前，所有查询都无法使用缓存，直到这个事务被提交，所以长时间的事务，会大大降低查询缓存的命中。

简单总结一下查询缓存的适用场景：