MySQL优化之缓存优化（续）
MySQL内部处处皆缓存，等什么时候看了MySQL的源码，再来详细的分析缓存的是如何利用的。这部分主要将各种显式的缓存优化：
- 查询缓存优化
- 结果集缓存
- 排序缓存
- join连接缓存
- 表缓存Cache与表结构定义缓存Cache
- 表扫描缓存buffer
- MyISAM索引缓存buffer
- 日志缓存
- 预读机制
- 延迟表与临时表
1、查询缓存优化
查询缓存不仅将查询语句结构缓存起来，还将查询结果缓存起来。一段时间内，如果是同样的SQL,则直接从缓存中读取结果，提高查找数据的效率。但当缓存中的数据与硬盘中的数据不一致时，缓存就会失效。
mysql>showvariableslike'%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是否支持查询缓存。
query_cache_limit如果某条select语句的结果集大小超过了querycachelimit的值时，这个结果集将不会被添加到查询缓存。
query_cache_min_res_unit查询缓存是以块来申请内存空间的，每次申请的块大小为设定值。4K是非常一个合理的值，不必修改。
query_cache_size查询缓存的大小。
query_cache_type查询缓存的类型，值有0（OFF）、1（ON）、2（DEMOND）。OFF表示查询缓存是关闭的。ON表示查询总是先到查询缓存中去查找，除非在select语句中包含sql_no_cache选项。DEMOND表示不适用缓存，除非在select语句中包含sql_cache选项。
query_cache_wlock_invalidate该参数用于设置行级排它锁与查询缓存之间的关系，默认为为0（OFF）,表示施加行级排它所的同时，该表的所有查询缓存依然有效。如果设置为1（ON）,表示事假行级排它锁的同时，该表的所有查询缓存失效。
查看查询缓存的命中率
mysql>showstatuslike'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| +-------------------------+---------+
查看当前缓存的状态信息：
Qcache_free_blocks
表示查询缓存中处以重现状态的内存块数（碎片数量）。如果Qcache_free_blocks的值较大，则意味着查询缓存中碎片比较多，表明查询结果集较小，此时可以减小query_cache_min_res_unit的值。使用flushquerycache会对缓存中的若干个碎片进行整理，从而得到一个比较大的空闲块。缓存碎片率=Qcache_free_blocks/Qcache_total_blocks*100%
Qcache_free_memory
表示当前MySQL服务实例的查询缓存还有多少可用内存。
Qcache_hits
表示使用查询缓存的次数，该值会依次增加。如果Qcache_hits比较大，则说明查询缓存使用的非常频繁，此时需要增加查询缓存。
Qcache_inserts
表示查询缓存中此前总共缓存过多少条select语句的结果集。
Qcache_lowmen_prunes
表示因为查询缓存已满而溢出，导致MySQL删除的查询结果个数。如果该值比较大，则表明查询缓存过小。
Qcache_not_cached
表示没有进入查询缓存的select个数
Qcache_queryies_in_cache
表示查询缓存中缓存这多少条select语句的结果集
Qcache_total_blocks
查询缓存的总个数
缓存命中率的计算方式：查询缓存的命中率=Qcache_hits/Com_select*100%
其中Com_select为当前MySQL实例执行select语句的个数。一般情况下Com_select=Qcache_insert+Qcache_not_cached。而Qcache_not_cached中包含有数据频繁变化而导致查询缓存失效的select语句，因此命中率一般来说较低。如果抛开失效的因素，查询缓存的命中率=Qcache_hits/(Qcache_hits+Qcache_inserts)如果使用这种公式计算出查询缓存的命中率比较高的话，这就意味着大部分select语句都命中了查询缓存。
通过如下命令查看当前系统一共执行了多少条select语句
mysql>showstatuslike'Com_select'; +---------------+-------+ |Variable_name|Value| +---------------+-------+ |Com_select|1| +---------------+-------+
2、结果集缓存
结果集缓存是会话缓存，MySQL客户机成功连接服务器之后。MySQL服务器会为每个MySQL客户机保留结果集缓存。缓存MySQL客户机连接线程的连接信息以及缓存返回MySQL客户机的结果集信息,当MySQL客户机向服务器发送select语句时，MySQL将select语句的执行结果暂存在结果集缓存中。结果集的缓存大小由net_buffer_length参数值定义:
mysql>showvariableslike'net_buffer_length'; +-------------------+-------+ |Variable_name|Value| +-------------------+-------+ |net_buffer_length|16384| +-------------------+-------+
如果结果集超过net_buffer_length设置的值，则自动扩充容量，但不超过：max_allowd_packet的阈限值：
mysql>showvariableslike'max_allowed_packet'; +--------------------+---------+ |Variable_name|Value| +--------------------+---------+ |max_allowed_packet|4194304| +--------------------+---------+
3、排序缓存
MySQL常用的有InnoDB和MyISAM两种数据存储引擎。因此在优化的时候，每种引擎都会采用适合自己引擎的优化方法。关于MySQL与InnoDB表结构文件和数据日志文件的不同，可以先看本人的博客MySQL日志系统,以便对这些基础概念有足够的了解，接下来看引擎的优化的方法才能如鱼得水，不觉得枯燥。
1、普通排序缓存
排序缓存是会话缓存,如果客户机向服务端发送的SQL语句中含有设计排序的orderby或者groupby子句。MySQL就会选择相应的排序算法，在普通排序索引上进行排序，提升排序速度。普通排序索引的大小由sort_buffer_size参数定义，如果要提升排序的速度，首先应该添加合适的索引，此后则应该增大排序索引缓存sort_buffer_size.
mysql>select@@global.sort_buffer_size/1024; +----------------------------------+ |@@global.sort_buffer_size/1024| +----------------------------------+ |256.0000| +----------------------------------+ 1rowinset(0.00sec)
接下来我们来看下与排序缓存相关的参数有哪些：
mysql>showvariableslike'%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>showstatuslike'%sort%'; +-------------------+-------+ |Variable_name|Value| +-------------------+-------+ |Sort_merge_passes|0| |Sort_range|0| |Sort_rows|0| |Sort_scan|0| +-------------------+-------+
max_length_for_sort_data
默认大小为1024字节，对每一列的进行排序操作是，如果该列的值长度较长，通过增加该参数来提升MySQL性能。
max_sort_length
orderby或者groupby的时候使用该列的前max_sort_length字节进行排序，排序操作完成后，会将此次排序的信息记录到本次会话的状态里。
Sort_merge_passes
使用临时文件完成排序操作的次数。MySQL在进行排序操作时，首先尝试在普通排序缓存中完成排序。如果缓存空间不够用，MySQL将利用缓存进行多次排序。并把每次的排序结果存放到临时文件中，最后再把临时文件中的数据做一次排序。Sort_merge_passes值就是记录了使用文件进行排序的次数。由于文件排序要牵涉到读文件，打开文件句柄，然后关闭文件等操作。所以读取文件的系统消耗比较大，通过增大普通排序缓存sort_buffer_size来减少使用临时文件排序的次数，从而增加排序的性能。
Sort_range
使用范围排序的次数
Sort_rows
已经排序的记录行数
Sort_scan
通过全表扫描完成排序的次数
2、MyISAM排序缓存
当我们使用altertable语句或者createindex语句创建MyISAM表的索引，或者导入一部分数据使用loaddatainfilepath，这些操作都会导致索引被重建，重建索引时需要对索引字段进行排序操作，为了加快重建索引的效率，MyISAM提供了排序缓存用于实现索引的排序工作，这些方法都是尽量是排序的工作在内存中完成。MyISAM排序缓存的大小由myisam_sort_buffer_size定义。索引重建之后，该缓存立马释放。
但是当排序的缓存超过myisam_sort_buffer_size的阈限时，此时就需要在临时文件中完成索引字段的排序工作，外存临时文件的大小由myisam_max_sort_file_size参数设定，索引重建后，临时文件立即删除。
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排序缓存
和MyISAM引擎类似，当执行altertable、createindex创建索引是，InnoDB提供了3个InnoDB排序缓存用于实现索引的排序，每个缓存的大小由innodb_sort_buffer_size定义。
mysql>select@@global.innodb_sort_buffer_size/1024; +---------------------------------------+ |@@global.innodb_sort_buffer_size/1024| +---------------------------------------+ |1024.0000| +---------------------------------------+
4、join连接缓存
join缓存是会话缓存，如果两张表相连，但是却无法使用索引（这时使用join连接缓存的前提），MySQL将为每张表分配join连接缓存。
mysql>select@@global.join_buffer_size/1024; +--------------------------------+ |@@global.join_buffer_size/1024| +--------------------------------+ |256.0000| +--------------------------------+
join_buffer_size定义了连接缓存的大小，如上图，默认为256;
5、表缓存Cache与表结构定义缓存Cache
MySQL服务访问数据库中的表时，实际上MySQL是做的文件的读取操作。MySQL的数据都是存在硬盘上的一个个文件，这个和一些内存的型的数据库不同。当我们查询一张表，使用select语句时，不考虑使用查询缓存，首先要操作系统打开该文件，产生该文件的描述符。操作系统将文件描述符交给MySQL,MySQL才能对数据库进行CURD的操作。打开文件、产生文件描述符都需要消耗系统资源，造成访问延时。MySQL将已经打开的文件，包括文件描述符缓存起来，以后再次访问该文件时，就无需打开该文件，提高了读取文件的效率。
表结构并不经常变化，当对表进行访问的时候，除了将该表植入MySQL的表缓存外，MySQL还将表结构放入了表结构定义缓存中，供下次使用。
mysql>showvariableslike'table%'; +----------------------------+-------+ |Variable_name|Value| +----------------------------+-------+ |table_definition_cache|1400| |table_open_cache|2000| |table_open_cache_instances|1| +----------------------------+-------+ mysql>showvariableslike'%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
设定了可以缓存表以及视图的数量限制
table_definition_cache
设定了可以存储多少张frm表结构
对于MySQLMyISAM引擎来说，表结构包含MYI和MYD以及表结构frm,当访问MyISAM引擎的时候，需要一次性打开两个文件（MYI、MYD）,产生两个文件描述符。
open_files_limit
打开文件的上限
innodb_open_files
如果InnoDB表使用的是独立表空间文件（ibd），该参数设定同一时间能够打开的文件数量。
以下是和打开表相关的状态值：
mysql>showstatuslike'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、表扫描缓存buffer
表扫描分为顺序扫描（SequentialScan）以及随机扫描（RandomScan）两种方式
顺序扫描当MyISAM表没有建索引时，查询速度将进行全表扫描，效率很低。为了提升全表扫描的速度，MySQL提供了顺序扫描缓存（readbuffer）。此时MySQL按照存储数据的存储顺序因此读出全部的数据块，每次读取的数据块缓存在顺序扫描缓存中，当readbuffer写满之后，将数据返还给上层调用者。
随机扫描
当表里有缓存，扫描表的时候，会将表的索引字段放进内存里先拍好序，然后按照已经拍好的顺序去硬盘中查找数据。
7、MyISAM索引缓存buffer
通过缓存MYI索引文件的内容，可以加快读取索引的速度以及索引的速度。索引缓存只对MyISAM表起作用，且被所有线程共享。查询语句或者更新索引通过索引访问表数据的时候，MySQL首先检查索引缓存中是否已经存在需要的索引信息，如果有通过缓存中的索引可以直接访问到索引对应的MYD文件。如果没有，则会读取MYI文件，并将相应的索引数据读取到缓存中。索引缓存对MyISAM表的访问性能起到了至关重要的作用。
mysql>showvariableslike'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
设置索引缓存的大小，默认是8M。建议提升。
key_cache_block_size
指定每个索引缓存的区块大小，建议设置为4K,即4096
key_cache_division_limit
为了有效的使用缓存。默认情况下MySQL降缓存划分为两个索引缓存区，温区（warmarea）以及热区（hotarea）。key_cache_division_limit参数以百分比的形式向曾哥索引缓存划分为多个区域。当默认值是100的时候，表示索引缓存只有温区，将启用LRU算法淘汰索引缓存中的索引。
key_cahe_age_threshold
控制温区域热区中的索引何时升级何时降级。如果该值小于100，则有热区。移动算法大致类似与LRU算法。
查看当前MySQL服务实例索引读以及索引写的状态值：
mysql>showstatuslike'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、日志缓存
日志缓存分为二进制日志缓存以及InnoDB重做日志缓存
1、二进制日志缓存
mysql>showvariableslike'%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>showstatuslike'%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进行创建或者更新的数据的时候，会记录一条二进制日志。然而频繁的进行I/O操作将对MySQL造成较大的性能影响。因此MySQL开辟了一个二进制日志缓存binlog_cache_size。首先将操作写入二进制日志，当操作成功之后，将二进制日志写入硬盘。
2、InnoDB重做日志缓存
事务在commit前，会将产生的重做日志写入InnoDB重做日志缓存，然后InnoDB【择机】执行轮询策略，将缓存中的重做日志文件写入ib_logfile0以及ib_logfile1重做日志中。
mysql>showvariableslike'innodb_log_buffer_size'; +------------------------+---------+ |Variable_name|Value| +------------------------+---------+ |innodb_log_buffer_size|8388608| +------------------------+---------+
InnoDB重做日志缓存可以确保事务提交前，事务运行期间产生的重做日志保存在InnoDB的日志缓存中，但并不写入重做日志文件中。写入时机由innodb_flush_log_at_trx_commit参数控制。
mysql>showvariableslike'innodb_flush_log%'; +--------------------------------+-------+ |Variable_name|Value| +--------------------------------+-------+ |innodb_flush_log_at_timeout|1| |innodb_flush_log_at_trx_commit|1| +--------------------------------+-------+
0:当缓存中重做日志文件以每秒一次的频率写入硬盘缓存，并且同时会更新到硬盘。
1：在每次事务提交的时候，将缓存中重做日志写到重做日志文件，同时写入硬盘，默认是该行为。
2:事务提交的时候，写到缓存，但并不触发文件系统到硬盘的同步操作，但此外每秒一次同步硬盘。
9、预读机制
预读机制主要利用了前文MySQL优化:一、缓存优化所描述的原理。即局部性特征，空间局部性，和时间局部性，这里不再赘述。
1、InnoDB预读机制
InnoDB采用预读机制，将“未来即将访问的数据”包括索引加载到预读缓存中，进而提升数据的读性能。InnoDB支持顺序预读（linearreadahead）与随机预读（randomreadahead）两种方式。
数据块（page）是InnoDB硬盘管理的最小单位，一个区由64个连续的数据块构成，对于顺序预读而言，InnoDB首选将该数据所在数据块置入InnoDB缓存池中，可以预测这些数据块的后续块很快就会被访问，于是这些数据块以及前置的数据块会被置入内存中。根据innodb_read_ahead_threshold参数设定预读前后多少个数据块。
mysql>showvariableslike'innodb_read_ahead%'; +-----------------------------+-------+ |Variable_name|Value| +-----------------------------+-------+ |innodb_read_ahead_threshold|56| +-----------------------------+-------+
2、索引缓存预加载
数据库管理员可以使用MySQL命令loadindexintocache预加载MyISAM表索引
10、MyISAM表延迟插入
mysql>showvariableslike'%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| +----------------------------+-------+
看到这个延迟插入的功能，想起项目里一个有点类似的功能，启发了自己的思路。
使用方法为：insertdelyedintotablevalues(*);
delyed_insert_limit
默认值为100.当向MySQL表延迟插入100行记录后，检查该表是否有select语句在等待执行，如果有，暂停insert语句执行。
delayed_insert_timeout
在超时范围内，如果delayed队列里没有数据，延迟插入线程将关掉。
delayed_queue_size
延迟插入的队列长度,超出将阻塞，直到有足够的空间。
max_delayed_threads
延迟插入的线程数。
MyISAM表的批量延迟插入
类似insertintotablevalues(1),values(2),values(n)。MyISAM将进行批量插入。先将插入的数据放入缓存。当缓存被写满或者提交完毕了，MySQL一次性的将缓存中的写入硬盘。通过批量插入可以大大缩减MySQL客户机与服务机的连接语法分析等消耗，使得效率比分开执行单个insert语句快的多。
mysql>select@@global.bulk_insert_buffer_size/(1024*1024); +----------------------------------------------+ |@@global.bulk_insert_buffer_size/(1024*1024)| +----------------------------------------------+ |8.0000| +----------------------------------------------+
默认批量插入的大小为8M。如果业务上有需要，可以设定的大一些，以提高批量插入的性能。
MyISAM表的索引延迟更新
索引可以加快数据检索，但是对于更新来说，不仅需要修改记录，可能还需要修改索引，因此索引会导致数据更新操作变慢，如果将MySQL的delay_key_write参数设置为1（ON）,可以弥补这一缺陷。开启后更新操作修改数据的时候先将数据的更新提交到硬盘，索引的更新全部在索引缓存里完成。在关闭表的时候，一起更新到硬盘，这样就可以使索引更新的更快。仅对MyISAM有效。
mysql>showvariableslike'delay_key_write'; +-----------------+-------+ |Variable_name|Value| +-----------------+-------+ |delay_key_write|ON| +-----------------+-------+
InnoDB延迟更新
非聚簇索引的更新操作通常会带来随机I/O，降低InoDB的性能。当更新（insert,delete，update=insert+delete）非聚簇索引的数据时，会先检查非聚簇索引页是否位于InnoDB缓存池中，如果是直接更新，否则先将“信息修改”记录在更新缓存中（changebuffer）
这篇博客的内容比较多，总结提炼下来以备以后查看。对整个MySQL的优化先有个整体的框架，徐徐渐进慢慢进步。这些参数可以不用记忆，用到的时候到博客中查找或者百度即可。了解道，知道术，就可以完成优化的过程。知道原理比记忆枯燥的原理要简单的多。对MySQL优化感兴趣的博友可以关注我的博客，以便看到后续的分享。