MySQL查询缓存的内存使用和碎片管理

MySQL的查询缓存是完全存储在内存中，那么在配置和使用之前，我们看看MySQL是如何使用内存的。

当服务器启动的时候，需要初始化查询缓存需要的内存。这时候内存池是一个完整的空闲块，而这个空闲块的大小就是我们配置的查询缓存大小（query_cache_size的值）减去用于维护元数据的数据结构所消耗的空间（约40KB）。

当有查询结果需要缓存的时候，MySQL先从大的空闲块中申请一个数据块用于存储结果。由于需要在查询开始返回结果的时候就分配空间，而此时无法预知查询结果到底有多大，所以MySQL在申请数据块的时候至少要申请query_cache_min_res_unit配置的值，这样就无法为查询结果精确的分配缓存空间。在申请了数据块之后，MySQL将逐步向数据块写入数据，若数据块全部使用完成后，仍然有剩余的数据需要存储，那么将再次向空闲空间申请一个数据块，直到数据全部存储完成。当存储完成后申请的数据块还有部分剩余空间，那么这部分将被释放，并入到空闲内存部分。

MySQL在申请数据块的时候，需要先锁住空间块，然后找到合适大小的数据块，所以相对来说，分配内存块是一个非常慢的操作。

下面我们结合一张图来看看查询结果存储的过程

当有查询结果需要缓存的时候，先从空闲空间A申请一个数据块B，然后逐步向数据块B写入数据，当数据块B全部用完后，再次向空闲空间A申请一个数据块C，然后又向C写入数据，如此往复，值到查询结果全部写入缓存。在查询结果全部写入完成后，数据块C还剩余部分空间D，这个剩余的空间D将被释放，并入到空闲空间A，而此时不会产生碎片，那么碎片是如何产生的呢？

在上面我们可以看到，当只有一条查询结果需要缓存时，即使分配的内存块在最后仍然有剩余，也不会产生碎片，而是并入到了空闲空间中。我们应当注意到这是在没有并发的情况下，不会产生碎片，而在并发查询的时候就可能产生碎片了。

现在我们假设查询结果都很小，小于query_cache_min_res_unit设置的值，而此时并发产生了两条查询结果，都需要缓存结果。那么此时会有两个数据块在写入数据，写入完成后，MySQL开始回收剩余的数据块空间时会发现，第一个数据块和第二个数据块中间会有一个空隙（这个空隙是由第一个数据块的剩余空间产生），而空隙又小于query_cache_min_res_unit的值不能被再次使用，从而产生了碎片。如下图所示：

我们可以看到在并发的时候，查询1的数据块的剩余空间无法并入到空闲空间中，而又小于query_cache_min_res_unit的值无法再次使用，产生了碎片。查询2的数据块的剩余空间则并入到了空闲空间中，得到了释放。

另外由于缓存失效，可能导致留下太小的数据块无法再后续的缓存中使用，也会产生碎片。

使用查询缓存产生的碎片无法避免，但是我们可以运用以下方式减少碎片，从而减少内存空间的浪费。

1.通过设置合理的query_cache_min_res_unit可以减少碎片的产生，也可平衡每个数据块的大小和每次存储结果时内存块的申请次数。也需要注意，这个值太小可以使浪费的空间更少，但同时也会是内存块的申请次数更频繁，导致系统消耗。这个值太大的话又会导致碎片产生很多，所以设置合理的query_cache_min_res_unit很重要。

2.通过命令FLUSH QUERY CACHE 完成碎片整理，这个命令会将所有的查询缓存重新排序，并将所有的空闲空间聚集到一块区域上。需要特别注意，在执行此命令期间，任何其它的链接都无法访问查询缓存，从而导致服务器僵死一段时间，所以我们使用要特别小心。当然也可以将查询的缓存空间保持足够小，从而使僵死的时间控制在很短的时间内。

3.使用RESET QUERY CACHE命令清空缓存。