mysql query cache

1.概述：

MySQL Query Cache 缓存客户端提交给MySQL的SELECT（注意只是select）语句以及该语句的结果集。

注意：query_cache是mysql server端的查询缓存，在存储引擎之上。存储引擎层还有存储引擎的缓存，表也有表的缓存，日志也有日志的缓存，还可以用nosql实现二级三级甚至更多层的缓存.....缓存是提高性能的上方宝剑，因为内存的速度比磁盘的速度要快的多的多，宁愿在内存中执行1000次也不在磁盘上执行一次，缓存可以跳过解析和优化的操作从而大幅度提高查询性能。

更具体的可以看源码sql/sql_cache.cc 。

2.mysql的Query Cache原理：

客户端的select语句通过一定的hash算法进行计算，存放在hash桶中，并对结果集存放在内存中，存放query hash值的链表中存放了hash值和结果集的内存地址和query涉及的所有table的标识等信息。前端的sql过来会先进行hash计算，如果能够在cache中找到，就直接从内存中取出结果返回给前端，如果没有则mysql解析器会对sql进行解析并且优化。注意查询cache是在sql解析器前执行的，所有速度非常快，因为又省去了一个操作。

3.失效机制：

当后端任何一个表的一条数据，索引，结构发生变化时，就会将与此表关联的query chache失效，并且释放内存。所以对于数据变化频繁的sql就不要cache了。那样不但不会提高性能还能得到相反的结果，因为每次多了查询缓存的操作。

这里要指出的是，这种失效机制并不科学，因为有些表的改动并不会导致结果集的改变。但是这种方法简单，开销也比较小。

4.相关设置参数：

SHOW VARIABLES LIKE '%query_cache%'；

query_cache_limit：允许 Cache 的单条 Query 结果集的最大容量，默认是1MB，超过此参数设置的 Query 结果集将不会被 Cache

query_cache_min_res_unit：设置 Query Cache 中每次分配内存的最小空间大小，也就是每个 Query 的 Cache 最小占用的内存空间大小，默认4KB，要设置合理，不然会造成碎片过多，造成内存的浪费。

query_cache_size：设置 Query Cache 所使用的内存大小，默认值为0，大小必须是1024的整数倍，如果不是整数倍，MySQL 会自动调整降低最小量以达到1024的倍数

query_cache_type：控制 Query Cache 功能的开关，可以设置为0(OFF),1(ON)和2(DEMAND)三种，意义分别如下：

0(OFF)：关闭 Query Cache 功能，任何情况下都不会使用 Query Cache

1(ON)：开启 Query Cache 功能，但是当 SELECT 语句中使用的 SQL_NO_CACHE 提示后，将不使用Query Cache

2(DEMAND)：开启 Query Cache 功能，但是只有当 SELECT 语句中使用了 SQL_CACHE 提示后，才使用 Query Cache

query_cache_wlock_invalidate：控制当有写锁定发生在表上的时刻是否先失效该表相关的 Query Cache，如果设置为 1(TRUE)，则在写锁定的同时将失效该表相关的所有Query Cache，如果设置为0(FALSE)则在锁定时刻仍然允许读取该表相关的 Query Cache。默认false

5.Query Cache 处理子查询：
Query Cache 是以客户端请求提交的Query 为对象来处理的，只要客户端请求的是一个Query，无论这个 Query 是一个简单的单表查询还是多表 Join，亦或者是带有子查询的复杂 SQL，都被当作成一个Query，不会被分拆成多个Query 来进行Cache。所以，存在子查询的复杂Query 也只会产生一个Cache对象，子查询不会产生单独的Cache内容。UNION[ALL] 类型的语句也同样如此。

6.Query Cache 导致性能反而下降的原因：
1.开启Query Cache并且query_cache_type 参数设置为1，或者是2但是缓存了太多的不必要sql，导致MySQL 对每个SELECT 语句都进行Query Cache 查找，这样就比直接查找多一次查找缓存的操作；

2.并且由于Query Cache 的失效机制的特性，比如表上的数据变化比较频繁，大量的 Query Cache 频繁的被失效，所以 Query Cache 的命中率就可能非常低；

3.query_cache_min_res_unit设置不合理导致内存碎片太多；

4.query cache 缓存的是结果集而不是数据页，所以由于sql写的不合理导致同一结果集的sql 被缓存多次，浪费内存。字符大小写、空格或者注释的不同，缓存都是认为是不同的sql（因为他们的hash值会不同）。

5.对于Innodb，事务会让缓存失效，当事务内的语句更改了表，即使Innodb的多版本机制隐藏了事务的变化，服务器也会使所有（不管事务内还是外）引用了该表的查询缓存的哦偶失效，直到事务提交，所以经常使用事务或使 缓存的命中率下降。

所以有些场景下，Query Cache 不仅不能提高效率，反而可能造成负面影响。

从缓存中受益最大的查询是需要很多资源产生得到的结果，并且变化不是很频繁的。

7.Query cache带来的额外开销：

1.sql优化器在分析之前必须检查缓存

2.如果查询是可以缓存，但是不在缓存中，那么产生结果后进行保存会带来额外开销

3.写入数据的查询也会带来而外开销，因为他必须去检查缓存中是否有相关sql，如果有得让它失效。

8.确认系统的Query Cache 的使用情况，命中率：

show status like 'Qcache%' ;

Qcache_free_blocks：目前还处于空闲状态的 Query Cache 中内存 Block 数目

Qcache_free_memory：目前还处于空闲状态的 Query Cache 内存总量

Qcache_hits：Query Cache 命中次数

Qcache_inserts：向Query Cache 中插入新的 Query Cache 的次数，也就是没有命中的次数

Qcache_lowmem_prunes：Query Cache 因为内存不够，而从中删除老的Query Cache的次数。

Qcache_not_cached：没有被 Cache 的 SQL 数，包括无法被 Cache 的 SQL 以及由于 query_cache_type 设置的不会被 Cache 的 SQL

Qcache_queries_in_cache：目前在 Query Cache 中的 SQL 数量

Qcache_total_blocks：Query Cache 中总的 Block 数量

QueryCache 命中率=Qcache_hits/（Qcache_hits+Qcache_inserts）； Query Cache 的大小设置一般不要超过256MB。

如果从查询缓存中返回一个查询结果，服务器把Qcache_hits状态变量的值加一，而不是Com_select变量。

9.未命中缓存的情况：

1.查询不可缓存，比如包含不确定函数，比如current_date等。

2.结果太大，超过了query_cache_limit的大小。

3.由于内存空间不够，被移除了。

10.MySQL Cluster 和 Query Cache：
MYSQL 文档中说明确实可以在 MySQL Cluster 中使用 Query Cache。这块还需要继续研究。

11.内存与碎片：

1.首先缓存自身大小为40K。mysql服务器自己管理自己的内存，不依赖于操作系统。

2.服务器每次分配一个块至少是query_cache_min_res_unit的大小，但它不能精确的分配，服务器不是在获得所有结果才返回给客户的，而是产生一行就发送一行，因为这样的效率高，但结果是缓存的结果不精确。

3.flush query cache 移除缓存碎片，它会把所有的存储块向上移动，把空闲块移动到底部，但它运行的时候，会阻塞访问查询缓存，锁定整个服务器。该语句不从缓存中移出任何查询。

12.Query cache的限制：

1.5.1.17之前的版本不能缓存cache绑定变量的query，从5.1.17开始支持。

2.Procedure、function、Trigger、临时表 、用户有某个表的列级权限，的query不能被缓存。

3.包含很多每次执行结果都不一样的系统函数不能被缓存，比如：current_date()。如果你想让他缓存，比如缓存今天的可以把current_date()的实际值赋予它。

4.mysql5.1之前的准备语句也不能被缓存（prepared statement）。

5.mysql, INFORMATION_SCHEMA相关表的查询也不会被缓存。

12.其他相关：

SELECT查询的总数量等价于：

Com_select+ Qcache_hits+ queries with errors found by parser

Com_select的值等价于：

Qcache_inserts+ Qcache_not_cached+ queries with errors found during columns/rights check