Mysql(三)---mysql快取
mysql快取
- 查詢快取優化
- 結果集快取
- 排序快取
- join 連線快取
- 表快取Cache 與表結構定義快取Cache
- 表掃描快取buffer
- MyISAM索引快取buffer
- 日誌快取
- 預讀機制
- 延遲表與臨時表
1. 查詢快取
查詢快取不僅將查詢語句結構快取起來,還將查詢結果快取起來。一段時間內,如果是同樣的SQL,則直接從快取中讀取結果,提高查詢資料的效率。但當快取中的資料與硬碟中的資料不一致時,快取就會失效。
mysql> show variables like '%query_cache%' ;
+------------------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+------------------------------+---------+
| have_query_cache | YES |
| query_cache_limit | 1048576 |
| query_cache_min_res_unit | 4096 |
| query_cache_size | 1048576 |
| query_cache_type | OFF |
| query_cache_wlock_invalidate | OFF |
+------------------------------+---------+
have_query_cache 是否支援查詢快取。
query_cache_limit 如果某條select語句的結果集大小超過了querycachelimit的值時,這個結果集將不會被新增到查詢快取。
query_cache_min_res_unit 查詢快取是以塊來申請記憶體空間的,每次申請的塊大小為設定值。4K 是非常一個合理的值,不必修改。
query_cache_size 查詢快取的大小。
query_cache_type
query_cache_wlock_invalidate 該引數用於設定行級排它鎖與查詢快取之間的關係,預設為為0(OFF),表示施加行級排它所的同時,該表的所有查詢快取依然有效。如果設定為1(ON),表示事假行級排它鎖的同時,該表的所有查詢快取失效。
檢視查詢快取的命中率
mysql> show status like 'Qcache%';
+-------------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------+---------+
| Qcache_free_blocks | 1 |
| Qcache_free_memory | 1031360 |
| Qcache_hits | 0 |
| Qcache_inserts | 0 |
| Qcache_lowmem_prunes | 0 |
| Qcache_not_cached | 0 |
| Qcache_queries_in_cache | 0 |
| Qcache_total_blocks | 1 |
+-------------------------+---------+
Qcache_free_blocks
表示查詢快取中處以重現狀態的記憶體塊數(碎片數量)。如果Qcache_free_blocks 的值較大,則意味著查詢快取中碎片比較多,表明查詢結果集較小,此時可以減小query_cache_min_res_unit的值。使用flush query cache 會對快取中的若干個碎片進行整理,從而得到一個比較大的空閒塊。快取碎片率 = Qcache_free_blocks/ Qcache_total_blocks * 100%
Qcache_free_memory
表示當前MySQL服務例項的查詢快取還有多少可用記憶體。
Qcache_hits
表示使用查詢快取的次數,該值會依次增加。如果Qcache_hits比較大,則說明查詢快取使用的非常頻繁,此時需要增加查詢快取。
Qcache_inserts
表示查詢快取中此前總共快取過多少條select 語句的結果集。
Qcache_lowmen_prunes
表示因為查詢快取已滿而溢位,導致MySQL刪除的查詢結果個數。如果該值比較大,則表明查詢快取過小。
Qcache_not_cached
表示沒有進入查詢快取的select個數
Qcache_queryies_in_cache
表示查詢快取中快取這多少條select語句的結果集
Qcache_total_blocks
查詢快取的總個數
快取命中率的計算方式: 查詢快取的命中率 = Qcache_hits / Com_select * 100%
其中Com_select為當前MySQL例項執行select 語句的個數。一般情況下Com_select = Qcache_insert + Qcache_not_cached。而 Qcache_not_cached中包含有資料頻繁變化而導致查詢快取失效的select語句,因此命中率一般來說較低。如果拋開失效的因素,查詢快取的命中率 = Qcache_hits / (Qcache_hits + Qcache_inserts) 如果使用這種公式計算出查詢快取的命中率比較高的話,這就意味著大部分select語句都命中了查詢快取。
2. 結果集快取
結果集快取是會話快取,MySQL客戶機成功連線伺服器之後。MySQL伺服器會為每個MySQL客戶機保留結果集快取。快取MySQL客戶機連線執行緒的連線資訊以及快取返回MySQL客戶機的結果集資訊,當MySQL客戶機向伺服器傳送select 語句時,MySQL將select語句的執行結果暫存在結果集快取中。結果集的快取大小由 net_buffer_length 引數值定義:
mysql> show variables like 'net_buffer_length';
+-------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------+-------+
| net_buffer_length | 16384 |
+-------------------+-------+
如果結果集超過net_buffer_length設定的值,則自動擴充容量,但不超過:max_allowd_packet的閾限值:
mysql> show variables like 'max_allowed_packet';
+--------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+--------------------+---------+
| max_allowed_packet | 4194304 |
+--------------------+---------+
3、排序快取
MySQL 常用的有InnoDB 和MyISAM 兩種資料儲存引擎。因此在優化的時候,每種引擎都會採用適合自己引擎的優化方法。關於MySQL 與InnoDB 表結構檔案和資料日誌檔案的不同。
1、普通排序快取
排序快取是會話快取, 如果客戶機向服務端傳送的SQL語句中含有設計排序的order by 或者group by 子句。MySQL就會選擇相應的排序演算法,在普通排序索引上進行排序,提升排序速度。普通排序索引的大小由sort_buffer_size 引數定義,如果要提升排序的速度,首先應該新增合適的索引,此後則應該增大排序索引快取sort_buffer_size.
mysql> select @@global.sort_buffer_size / 1024;
+----------------------------------+
| @@global.sort_buffer_size / 1024 |
+----------------------------------+
| 256.0000 |
+----------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
接下來我們來看下與排序快取相關的引數有哪些:
mysql> show variables like '%sort%';
+--------------------------------+---------------------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------------+---------------------+
| innodb_disable_sort_file_cache | OFF |
| innodb_ft_sort_pll_degree | 2 |
| innodb_sort_buffer_size | 1048576 |
| max_length_for_sort_data | 1024 |
| max_sort_length | 1024 |
| myisam_max_sort_file_size | 9223372036853727232 |
| myisam_sort_buffer_size | 8388608 |
| sort_buffer_size | 262144 |
+--------------------------------+---------------------+
mysql> show status like '%sort%';
+-------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------+-------+
| Sort_merge_passes | 0 |
| Sort_range | 0 |
| Sort_rows | 0 |
| Sort_scan | 0 |
+-------------------+-------+
max_length_for_sort_data
預設大小為1024位元組,對每一列的進行排序操作是,如果該列的值長度較長,通過增加該引數來提升MySQL效能。
max_sort_length
order by 或者 group by 的時候使用該列的前 max_sort_length位元組進行排序,排序操作完成後,會將此次排序的資訊記錄到本次會話的狀態裡。
Sort_merge_passes
使用臨時檔案完成排序操作的次數。MySQL在進行排序操作時,首先嚐試在普通排序快取中完成排序。如果快取空間不夠用,MySQL將利用快取進行多次排序。並把每次的排序結果存放到臨時檔案中,最後再把臨時檔案中的資料做一次排序。Sort_merge_passes值就是記錄了使用檔案進行排序的次數。由於檔案排序要牽涉到讀檔案,開啟檔案控制代碼,然後關閉檔案等操作。所以讀取檔案的系統消耗比較大,通過增大普通排序快取sort_buffer_size來減少使用臨時檔案排序的次數,從而增加排序的效能。
Sort_range
使用範圍排序的次數
Sort_rows
已經排序的記錄行數
Sort_scan
通過全表掃描完成排序的次數
2、MyISAM排序快取
當我們使用alter table 語句或者create index 語句建立MyISAM表的索引,或者匯入一部分資料使用load data infile path,這些操作都會導致索引被重建,重建索引時需要對索引欄位進行排序操作,為了加快重建索引的效率,MyISAM提供了排序快取用於實現索引的排序工作,這些方法都是儘量是排序的工作在記憶體中完成。MyISAM排序快取的大小由myisam_sort_buffer_size定義。索引重建之後,該快取立馬釋放。
但是當排序的快取超過myisam_sort_buffer_size的閾限時,此時就需要在臨時檔案中完成索引欄位的排序工作,外存臨時檔案的大小由myisam_max_sort_file_size引數設定,索引重建後,臨時檔案立即刪除。
mysql> select @@global.myisam_sort_buffer_size/1024;
+---------------------------------------+
| @@global.myisam_sort_buffer_size/1024 |
+---------------------------------------+
| 8192.0000 |
+---------------------------------------+
mysql> select @@global.myisam_max_sort_file_size /1024;
+------------------------------------------+
| @@global.myisam_max_sort_file_size /1024 |
+------------------------------------------+
| 9007199254739967.7734 |
+------------------------------------------+
3、InnoDB 排序快取
和MyISAM引擎類似,當執行alter table 、create index 建立索引是,InnoDB提供了3個InnoDB排序快取用於實現索引的排序,每個快取的大小由innodb_sort_buffer_size定義。
mysql> select @@global.innodb_sort_buffer_size/1024;
+---------------------------------------+
| @@global.innodb_sort_buffer_size/1024 |
+---------------------------------------+
| 1024.0000 |
+---------------------------------------+
4、join 連線快取
join快取是會話快取,如果兩張表相連,但是卻無法使用索引(這時使用join連線快取的前提),MySQL將為每張表分配join 連線快取。
mysql> select @@global.join_buffer_size/1024;
+--------------------------------+
| @@global.join_buffer_size/1024 |
+--------------------------------+
| 256.0000 |
+--------------------------------+
join_buffer_size 定義了連線快取的大小,如上圖,預設為256;
5、表快取Cache 與表結構定義快取Cache
MySQL 服務訪問資料庫中的表時,實際上MySQL是做的檔案的讀取操作。MySQL的資料都是存在硬碟上的一個個檔案,這個和一些記憶體的型的資料庫不同。當我們查詢一張表,使用select 語句時,不考慮使用查詢快取,首先要作業系統開啟該檔案,產生該檔案的描述符。作業系統將檔案描述符交給MySQL,MySQL才能對資料庫進行CURD的操作。開啟檔案、產生檔案描述符都需要消耗系統資源,造成訪問延時。MySQL將已經開啟的檔案,包括檔案描述符快取起來,以後再次訪問該檔案時,就無需開啟該檔案,提高了讀取檔案的效率。
表結構並不經常變化,當對錶進行訪問的時候,除了將該表植入MySQL的表快取外,MySQL還將表結構放入了表結構定義快取中,供下次使用。
mysql> show variables like 'table%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-------+
| table_definition_cache | 1400 |
| table_open_cache | 2000 |
| table_open_cache_instances | 1 |
+----------------------------+-------+
mysql> show variables like '%open%';
+----------------------------+----------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+----------+
| have_openssl | DISABLED |
| innodb_open_files | 2000 |
| open_files_limit | 65535 |
| table_open_cache | 2000 |
| table_open_cache_instances | 1 |
+----------------------------+----------+
table_open_cache
設定了可以快取表以及檢視的數量限制
table_definition_cache
設定了可以儲存多少張frm 表結構
對於MySQL MyISAM引擎來說,表結構包含MYI 和MYD 以及表結構frm, 當訪問MyISAM 引擎的時候,需要一次性開啟兩個檔案(MYI 、MYD),產生兩個檔案描述符。
open_files_limit
開啟檔案的上限
innodb_open_files
如果InnoDB 表使用的是獨立表空間檔案(ibd),該引數設定同一時間能夠開啟的檔案數量。
以下是和開啟表相關的狀態值:
mysql> show status like 'Open%';
+--------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------+-------+
| Open_files | 18 |
| Open_streams | 0 |
| Open_table_definitions | 70 |
| Open_tables | 63 |
| Opened_files | 125 |
| Opened_table_definitions | 0 |
| Opened_tables | 0 |
+--------------------------+-------+
6、表掃描快取buffer
表掃描分為順序掃描(Sequential Scan)以及隨機掃描(Random Scan) 兩種方式
順序掃描 當MyISAM表沒有建索引時,查詢速度將進行全表掃描,效率很低。為了提升全表掃描的速度,MySQL提供了順序掃描快取(read buffer)。此時MySQL按照儲存資料的儲存順序因此讀出全部的資料塊,每次讀取的資料塊快取在順序掃描快取中,當read buffer寫滿之後,將資料返還給上層呼叫者。
隨機掃描
當表裡有快取,掃描表的時候,會將表的索引欄位放進記憶體裡先拍好序,然後按照已經拍好的順序去硬碟中查詢資料。
7、MyISAM索引快取buffer
通過快取MYI索引檔案的內容,可以加快讀取索引的速度以及索引的速度。索引快取只對MyISAM表起作用,且被所有執行緒共享。查詢語句或者更新索引通過索引訪問表資料的時候,MySQL首先檢查索引快取中是否已經存在需要的索引資訊,如果有通過快取中的索引可以直接訪問到索引對應的MYD檔案。如果沒有,則會讀取MYI檔案,並將相應的索引資料讀取到快取中。索引快取對MyISAM表的訪問效能起到了至關重要的作用。
mysql> show variables like 'key%';
+--------------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------+---------+
| key_buffer_size | 8388608 (8M)|
| key_cache_age_threshold | 300 |
| key_cache_block_size | 1024 |
| key_cache_division_limit | 100 |
+--------------------------+---------+
key_buffer_size
設定索引快取的大小,預設是8M。建議提升。
key_cache_block_size
指定每個索引快取的區塊大小,建議設定為4K,即4096
key_cache_division_limit
為了有效的使用快取。預設情況下MySQL降快取劃分為兩個索引快取區,溫區(warm area) 以及熱區(hot area)。key_cache_division_limit引數以百分比的形式向曾哥索引快取劃分為多個區域。當預設值是100的時候,表示索引快取只有溫區,將啟用LRU演算法淘汰索引快取中的索引。
key_cahe_age_threshold
控制溫區域熱區中的索引何時升級何時降級。如果該值小於100,則有熱區。移動演算法大致類似與LRU演算法。
檢視當前MySQL服務例項索引讀以及索引寫的狀態值:
mysql> show status like 'Key%';
+------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+------------------------+-------+
| Key_blocks_not_flushed | 0 |
| Key_blocks_unused | 6698 |
| Key_blocks_used | 0 |
| Key_read_requests | 0 |
| Key_reads | 0 |
| Key_write_requests | 0 |
| Key_writes | 0 |
+------------------------+-------+
8、日誌快取
日誌快取分為二進位制日誌快取以及InnoDB重做日誌快取
1、二進位制日誌快取
mysql> show variables like '%binlog%cache%';
+----------------------------+----------------------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+----------------------+
| binlog_cache_size | 32768 |
| binlog_stmt_cache_size | 32768 |
| max_binlog_cache_size | 18446744073709547520 |
| max_binlog_stmt_cache_size | 18446744073709547520 |
+----------------------------+----------------------+
mysql> show status like '%binlog%cache%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-------+
| Binlog_cache_disk_use | 0 |
| Binlog_cache_use | 0 |
| Binlog_stmt_cache_disk_use | 0 |
| Binlog_stmt_cache_use | 0 |
+----------------------------+-------+
Mysql 進行建立或者更新的資料的時候,會記錄一條二進位制日誌。然而頻繁的進行I/O操作將對MySQL造成較大的效能影響。因此MySQL開闢了一個二進位制日誌快取binlog_cache_size。首先將操作寫入二進位制日誌,當操作成功之後,將二進位制日誌寫入硬碟。
2、InnoDB重做日誌快取
事務在commit前,會將產生的重做日誌寫入InnoDB重做日誌快取,然後InnoDB【擇機】執行輪詢策略,將快取中的重做日誌檔案寫入ib_logfile0 以及ib_logfile1重做日誌中。
mysql> show variables like 'innodb_log_buffer_size';
+------------------------+---------+
| Variable_name | Value |
+------------------------+---------+
| innodb_log_buffer_size | 8388608 |
+------------------------+---------+
InnoDB重做日誌快取可以確保事務提交前,事務執行期間產生的重做日誌儲存在InnoDB的日誌快取中,但並不寫入重做日誌檔案中。寫入時機由innodb_flush_log_at_trx_commit引數控制。
mysql> show variables like 'innodb_flush_log%';
+--------------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------------+-------+
| innodb_flush_log_at_timeout | 1 |
| innodb_flush_log_at_trx_commit | 1 |
+--------------------------------+-------+
0:當快取中重做日誌檔案以每秒一次的頻率寫入硬碟快取,並且同時會更新到硬碟。
1:在每次事務提交的時候,將快取中重做日誌寫到重做日誌檔案,同時寫入硬碟,預設是該行為。
2:事務提交的時候,寫到快取,但並不觸發檔案系統到硬碟的同步操作,但此外每秒一次同步硬碟。
9、預讀機制
預讀機制主要利用了前文MySQL優化:一 、快取優化所描述的原理。即區域性性特徵,空間區域性性,和時間區域性性,這裡不再贅述。
1、InnoDB預讀機制
InnoDB採用預讀機制,將“未來即將訪問的資料”包括索引載入到預讀快取中,進而提升資料的讀效能。InnoDB支援順序預讀(linear read ahead)與隨機預讀(random read ahead)兩種方式。
資料塊(page)是InnoDB硬碟管理的最小單位,一個區由64個連續的資料塊構成,對於順序預讀而言,InnoDB首選將該資料所在資料塊置入InnoDB快取池中,可以預測這些資料塊的後續塊很快就會被訪問,於是這些資料塊以及前置的資料塊會被置入記憶體中。根據innodb_read_ahead_threshold引數設定預讀前後多少個數據塊。
mysql> show variables like 'innodb_read_ahead%';
+-----------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-----------------------------+-------+
| innodb_read_ahead_threshold | 56 |
+-----------------------------+-------+
2、索引快取預載入
資料庫管理員可以使用MySQL命令 load index into cache 預載入MyISAM表索引
10、MyISAM表延遲插入
mysql> show variables like '%delayed%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-------+
| delayed_insert_limit | 100 |
| delayed_insert_timeout | 300 |
| delayed_queue_size | 1000 |
| max_delayed_threads | 20 |
| max_insert_delayed_threads | 20 |
+----------------------------+-------+
看到這個延遲插入的功能,想起專案裡一個有點類似的功能,啟發了自己的思路。
使用方法為:insert delyed into table values(*);
delyed_insert_limit
預設值為100.當向MySQL表延遲插入100行記錄後,檢查該表是否有select語句在等待執行,如果有,暫停insert語句執行。
delayed_insert_timeout
在超時範圍內,如果delayed 佇列裡沒有資料,延遲插入執行緒將關掉。
delayed_queue_size
延遲插入的佇列長度,超出將阻塞,直到有足夠的空間。
max_delayed_threads
延遲插入的執行緒數。
MyISAM表的批量延遲插入
類似 insert into table values(1),values(2),values(n)。MyISAM將進行批量插入。先將插入的資料放入快取。當快取被寫滿或者提交完畢了,MySQL一次性的將快取中的寫入硬碟。通過批量插入可以大大縮減MySQL客戶機與服務機的連線語法分析等消耗,使得效率比分開執行單個insert語句快的多。
mysql> select @@global.bulk_insert_buffer_size/(1024*1024);
+----------------------------------------------+
| @@global.bulk_insert_buffer_size/(1024*1024) |
+----------------------------------------------+
| 8.0000 |
+----------------------------------------------+
預設批量插入的大小為8M。如果業務上有需要,可以設定的大一些,以提高批量插入的效能。
MyISAM表的索引延遲更新
索引可以加快資料檢索,但是對於更新來說,不僅需要修改記錄,可能還需要修改索引,因此索引會導致資料更新操作變慢,如果將MySQL的delay_key_write引數設定為1(ON),可以彌補這一缺陷。開啟後更新操作修改資料的時候先將資料的更新提交到硬碟,索引的更新全部在索引快取裡完成。在關閉表的時候,一起更新到硬碟,這樣就可以使索引更新的更快。僅對MyISAM有效。
mysql> show variables like 'delay_key_write';
+-----------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-----------------+-------+
| delay_key_write | ON |
+-----------------+-------+
InnoDB延遲更新
非聚簇索引的更新操作通常會帶來隨機I/O,降低InoDB的效能。當更新(insert, delete ,update=insert+delete)非聚簇索引的資料時,會先檢查非聚簇索引頁是否位於InnoDB快取池中,如果是直接更新,否則先將“資訊修改”記錄在更新快取中(change buffer)
總結
本章篇幅過大,一次性不好消化,我也是做個記錄,以便後面有需要優化的時候在來查閱,主要就是記住mysql快取的型別,可以優化的點,歸根階段mysql還是個基於檔案的儲存系統,對檔案的OPEN READ,等操作大部分可以放到快取來做,同時對於查詢結果的快取,幾乎會話的快取和全域性快取,以及mysql 的日誌快取