一、前言

缓存是对系统性能优化的重要手段。但是有经验的DBA都建议生产环境中把MySQL Query Cache关闭。MySQL8.0更是直接取消了查询缓存。

这是为什么？查询缓存在使用中遇到了什么坑？带着如下几个问题，我们正式进入本文。

• 什么是MySQL查询缓存？
• MySQL缓存规则。
• MySQL缓存的优缺点。
• MySQL缓存对性能的影响。

二、 什么是查询缓存

MySQL体系架构

为了提高完全相同的Query语句的响应速度，MySQL Server会对查询语句进行Hash计算后，把得到的hash值与Query查询的结果集对应存放在Query Cache中。

• 如果没有匹配，将这个hash值存放在一个hash链表中，并将Query的结果集存放到cache中。
• 如果通过hash值匹配到了一样的Query，则直接将cache中相应的Query结果集返回给客户端。

目前MySQL Query Cache只会cache select语句，其他类似show ，use的语句不会被cache 

三、MySQL缓存管理和配置

have_query_cache：该MySQL Server是否支持Query Cache。

query_cache_limit：MySQL能够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qurey cache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。

下面的表显示了可能的值：

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。

四、MySQL缓存规则

MySQL缓存机制简单的说就是缓存sql文本及查询结果，如果运行完全相同的SQL，服务器直接从缓存中取到结果，而不需要再去解析和执行SQL。

如果表中任何数据或是结构发生改变，包括INSERT、UPDATE、DELETE、TRUNCATE、ALTER TABLE、DROP TABLE或DROP DATABASE等，那么使用这个表的所有缓存查询将不再有效，查询缓存中值相关条目被清空。

显然，这对于频繁更新的表，查询缓存是不适合的。

缓存规则：

• 将查询语句和结果集返回到内存，下次再查直接从内存中取；
• sessions共享，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cache命中；
• 不确定的函数将永远不会被cache, 比如current_date, now等；
• 太大的result set不会被cache (< query_cache_limit)；
• MySQL缓存在分库分表环境下是不起作用的；
• 执行SQL里有触发器,自定义函数时，MySQL缓存也是不起作用的；
• 在表的结构或数据发生改变时，基于该表相关cache立即全部失效。

缓存机制中的内存管理

MySQL Query Cache 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result set的cache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。

五、查询缓存的优缺点

优点：
Query Cache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Query Cache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Query Cache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。

• Query Cache的失效问题。如果表的变更比较频繁，则会造成Query Cache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，Query Cache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Query Cache频繁清理内存。

对性能的影响

• 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。

生产如何设置MySQL Query Cache

MySQL中的Query Cache是一个适用较少情况的缓存机制。如果你的应用对数据库的更新很少，那么QC将会作用显著。比较典型的如博客系统，一般博客更新相对较慢，数据表相对稳定不变，这时候QC的作用会比较明显。

但是一个更新频繁系统。Query Cache缓存的作用是很微小的，如果应用层能够实现缓存，将可以忽略Query Cache的效果。所以，如果经常有更新的系统，想要获得较高tps的话，建议一开始就关闭Query Cache

查询缓存的替代方案MySQL查询缓存工作的原则是：执行查询最快的方式就是不去执行，但是查询仍然需要发送到服务器端，服务器也还需要做一点点工作，如果对于某些查询完全不需要与服务器通信效果会如何呢，这时客户端缓存可以很大程度上分担MySQL服务器的压力。

参考

MySQL查询性能
MySQL缓存之Qcache与buffer pool对比《高性能MySQL》之查询缓存

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