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【Mysql】Mysql 有几级缓存?每一级缓存,具体是什么?

时间:2024-11-07 13:47:05浏览次数:4  
标签:执行器 缓存 几级 Mysql SQL 查询 MySQL 执行

 

Mysql 有几级缓存?每一级缓存,具体是什么?
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本文目录

一、MySQL缓存机制概述

二、MySQL 整体架构

    -1. 解析器(Parser)
    -2. 优化器(Optimizer)
    -3. 执行器(Executor)
    -三个核心组件之间的交互流程

三:一条完成的sql查询语句 执行流程 ,如下所示:

四:MySQL 8.0 版本为何移出了二级缓存(Query Cache)?

五:MySQL 8.0 版本前的二级缓存配置

    -可以通过下面的步骤,进行二级缓存配置
    -代码解释

六:使用应用层的缓存作为 外置缓存

尼恩架构团队的塔尖 sql 面试题

说在最后:有问题找老架构取经‍‍

 

 

 

在 MySQL 数据库中,查询执行计划(MySQL Execution Plan)是决定查询性能的关键因素。一个好的执行计划(MySQL Execution Plan)能够让查询高效地运行,减少资源的消耗和响应时间。

一、MySQL缓存机制概述

MySQL的缓存机制主要分为两种:一级缓存和二级缓存。
一级缓存也称为InnoDB缓存,是MySQL的一种存储引擎(InnoDB)提供的缓存机制。它主要用于存储数据和索引,提高数据访问速度。
二级缓存:也称为查询缓存(Query Cache),是MySQL服务器内部的缓存机制,用于存储SELECT查询的结果。当相同的查询再次执行时,可以直接从缓存中获取结果,而无需再次查询数据库。

二、MySQL 整体架构

Mysql的架构 ,整体是分为服务层、引擎层和文件系统层,其架构图如下所示:

 

 

 

MySQL Server 服务层(Service Layer)解析 SQL 语句、优化查询以及执行操作的,分别有三个关键组件完成:

  • 解析器(Parser)
  • 优化器(Optimizer)
  • 执行器(Executor)
每个组件在查询执行的过程中扮演不同的角色,下面分别介绍这三者的作用:

1. 解析器(Parser)

解析器是 SQL 查询执行的第一步,它的职责是将用户发送的 SQL 语句解析为数据库能够理解的内部结构。
  • SQL 词法分析:解析器首先对 SQL 语句进行词法分析,将 SQL 语句分割成多个“单词”或“标记”,如表名、列名、关键字等。
  • 语法分析:接着,解析器会根据 SQL 语法规则生成对应的解析树(Parse Tree),用来描述 SQL 语句的逻辑结构。这个过程检查 SQL 语句的语法是否正确。
  • 语义分析:确认 SQL 语句中涉及的数据库对象是否存在(比如表名、字段名是否有效),并且检查权限。
解析完成后,生成一个中间表示结构,交由下一步进行处理。

2. 优化器(Optimizer)

优化器负责选择最优的执行计划,使查询能够以最高效的方式运行。
  • 逻辑优化:优化器会对 SQL 语句进行逻辑优化,比如 SQL 语句重写、消除冗余操作、合并重复条件、重新排列 WHERE 子句中的条件等。
  • 物理优化:在物理优化阶段,优化器会选择最优的访问路径和执行顺序。例如,它会决定使用哪种索引(如果有多个索引可选),是否做全表扫描,如何连接多张表(选择嵌套循环、哈希连接或排序合并连接等)。
  • 成本估算:优化器会基于数据库的统计信息(例如表的大小、索引的选择性等)来估算不同执行计划的成本,选择代价最低的执行方案。
经过优化后,优化器会生成一个查询执行计划,并交给执行器处理。

3. 执行器(Executor)

执行器的任务是按照优化器生成的执行计划,逐步执行查询,访问数据并返回结果。
  • 权限检查:在执行之前,执行器会首先检查用户是否有权限执行相应的操作。如果没有权限,则返回错误信息。
  • 执行执行计划:执行器根据生成的执行计划,依次调用存储引擎的接口来执行具体的操作。例如,如果是查询操作,执行器会调用存储引擎来读取相应的数据;如果是插入操作,执行器则会调用存储引擎来插入数据。
  • 结果返回:执行器根据查询的结果,将数据以合适的格式返回给客户端。如果涉及多个步骤(如 JOIN 操作),执行器会协调各个步骤的执行,并组合最终的结果集。

三个核心组件之间的交互流程

  1. 解析器:SQL 语句转换为解析树。
  2. 优化器:生成最优的执行计划。
  3. 执行器:根据计划调用存储引擎执行操作并返回结果。

这三个组件相互协作,完成从接收到 SQL 查询到返回结果的整个过程。

 

三:一条完成的sql查询语句 执行流程 ,如下所示:

 

 

一条完整的SQL查询语句从执行到返回结果的流程涉及到多个组件和步骤,其中可能包括缓存的使用。以下是执行流程的一般概述,以及可能用到的缓存:

  1. 客户端请求
    客户端(如应用程序)向MySQL服务器发送SQL查询请求。
  2. 解析器
    MySQL服务器接收到SQL查询后,首先由解析器进行解析,检查SQL语句的语法是否正确。
  3. 优化器
    解析完成后,优化器会根据查询语句和数据库的元数据(如表结构、索引等)生成一个或多个执行计划。
  4. 权限检查
    服务器检查执行该查询的用户是否有相应的权限。
  5. 缓存查询
    在某些情况下,如果查询可以被缓存,服务器会检查一级缓存(如InnoDB缓冲池)和/或二级缓存(如果启用了查询缓存)。二级缓存(查询缓存,MySQL 8.0之前):如果查询缓存启用,服务器会检查查询缓存中是否有该查询的结果。如果有,直接返回缓存结果。
  6. 执行器
    如果查询没有在缓存中找到,执行器会根据优化器生成的执行计划执行查询。执行过程中,可能会涉及到数据的读取和写入操作,此时二级缓存(InnoDB缓冲池)会更新。
    1.   一级缓存(InnoDB缓冲池):如果查询涉及到的数据或索引页已经在缓冲池中,可以直接使用,无需访问磁盘。 Buffer Pool 中,如下图所示:
    2.   
  7. 返回结果:查询执行完成后,结果集被返回给客户端。
  8. 更新缓存:对于写操作(如INSERT、UPDATE、DELETE),相关的缓存(一级缓存和查询缓存)需要被更新或失效,以保持数据的一致性。
  9. 日志记录:服务器会记录查询的日志信息,如慢查询日志,用于后续的性能分析。
  10. 关闭连接:查询完成后,客户端可以选择关闭与MySQL服务器的连接,或者保持连接以便于后续的查询。

需要注意的是,从MySQL 8.0开始,查询缓存已经被移除,因此在使用MySQL 8.0及更高版本时,不会使用到查询缓存。

 

此外,二级缓存(如InnoDB缓冲池)的使用是自动的,由InnoDB存储引擎管理,不需要用户干预。用户可以通过调整缓冲池的大小和其他相关参数来优化其性能。

 

四:MySQL 8.0 版本为何移出了二级缓存(Query Cache)?

MySQL 8.0 版本中已经完全移除了查询缓存(Query Cache)功能。在早期的MySQL版本中,查询缓存是一个用于存储SELECT查询结果的内存区域,以提高重复查询的性能。然而,由于查询缓存在某些情况下会导致性能问题,特别是在高并发和写密集型的应用场景中,查询缓存可能会频繁失效,导致缓存命中率低,反而增加了性能开销。因此,MySQL 8.0及更高版本推荐使用其他缓存策略,比如:
  1. 应用层缓存:在应用代码中实现缓存逻辑,使用如Redis、Memcached等缓存系统。
  2. 持久化存储引擎缓存:利用InnoDB的缓冲池来缓存数据和索引。
  3. 其他存储引擎:如果需要查询缓存的功能,可以考虑使用支持查询缓存的存储引擎,如MyISAM(但MyISAM不支持事务)。
MySQL 8.0通过优化存储引擎和索引管理,以及提供更好的性能调优工具和特性,来提高查询性能,而不是依赖于查询缓存。

五:MySQL 8.0 版本前的二级缓存配置

可以通过下面的步骤,进行二级缓存配置
步骤 描述 代码
1 启用查询缓存 SET GLOBAL query_cache_type = 1;
2 设置查询缓存大小 SET GLOBAL query_cache_size = 64 * 1024 * 1024;
3 执行查询 SELECT * FROM table_name;
代码解释
  • SET GLOBAL query_cache_type = 1;:启用查询缓存,1表示ON。
  • SET GLOBAL query_cache_size = 64 * 1024 * 1024;:设置查询缓存的大小,这里设置为64MB。
  • SELECT * FROM table_name;:执行查询,如果查询缓存中存在相同的查询,将直接从缓存中获取结果。

六:使用应用层的缓存作为 外置缓存

需要注意的是,MySQL 8.0版本中已经移除了查询缓存(Query Cache),因为其在某些情况下会导致性能问题,比如在高并发写入的场景下,查询缓存可能会频繁失效,导致缓存命中率低,反而增加了性能开销。MySQL 8.0推荐使用其他缓存策略,比如使用应用层的缓存(如Redis、Memcached)作为 外置缓存,加速热点数据的访问。对于需要缓存的场景,可以考虑以下几种替代方案:
  • 应用层缓存:在应用代码中实现缓存逻辑,使用如Redis、Memcached等缓存系统。
  • 本地缓存:对与热点数据,可以是用本地缓存对数据进行cache。

 

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标签:执行器,缓存,几级,Mysql,SQL,查询,MySQL,执行
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