ApsaraDB RDS:Fast query cache

¿Por qué no usar la caché de consultas nativa de MySQL?

La caché de consultas nativa de MySQL utiliza un bloqueo global en todas las operaciones de caché. Bajo alta concurrencia, este bloqueo se convierte en un cuello de botella: agregar más núcleos de CPU puede reducir las QPS en lugar de aumentarlas. Una gestión deficiente de la memoria agrava el problema, ya que se acumula fragmentación, la recuperación es lenta y las bajas tasas de aciertos provocan una degradación significativa del rendimiento. Estos problemas llevaron a MySQL a eliminar por completo la caché de consultas nativa en MySQL 8.0 y a deshabilitarla de forma predeterminada en versiones anteriores.

Cómo Fast Query Cache resuelve estos problemas

Alibaba Cloud rediseñó la caché de consultas desde cero:

Parámetros

Pasos

Dado que Fast Query Cache consume memoria adicional, reconfigure primero innodb_buffer_pool_size para liberar espacio:

1. Reduzca innodb_buffer_pool_size al 90 % de su valor actual. El 10 % que libere quedará disponible para la caché de consultas. Por ejemplo, si el valor actual es {DBInstanceClassMemory*7/10}, establézcalo en {DBInstanceClassMemory*63/100}. Para más detalles, consulte Change the size of the InnoDB buffer pool.

2. Establezca query_cache_size según su carga de trabajo. Para obtener detalles sobre cómo modificar parámetros, consulte Modify instance parameters.

   • Si conoce el tamaño del conjunto de resultados: establezca query_cache_size en el 20 % del tamaño del conjunto de resultados.

   • Si desconoce el tamaño del conjunto de resultados: establezca query_cache_size en 10% of `innodb_buffer_pool_size`.

   Importante

   Cuando cambie la especificación de su instancia RDS, query_cache_size no se escala automáticamente. Reconfigúrelo inmediatamente después de que el cambio de especificación surta efecto.

3. Establezca query_cache_type en 1 para habilitar Fast Query Cache. Para más detalles, consulte Modify instance parameters.

Prueba a nivel de sesión

Antes de cambiar la configuración global, pruebe Fast Query Cache en una sola conexión sin afectar a otros usuarios:

-- Enable Fast Query Cache for this session only
SET SESSION query_cache_type = 1;

-- Disable Fast Query Cache for this session only
SET SESSION query_cache_type = 0;

SHOW STATUS LIKE 'Qcache%';

Carga de trabajo de lectura con aciertos totales (tasa de aciertos del 100 %, caché de 512 MB)

Utiliza el script oltp_point_select con instrucciones POINT SELECT sobre claves primarias.

Tabla 1. QPS para consultas de lectura con una tasa de aciertos del 100 %

A medida que aumenta la concurrencia, las QPS de la caché de consultas nativa de MySQL caen drásticamente, hasta un 43 % con 64 subprocesos. Las QPS de Fast Query Cache continúan aumentando y superan a QC-OFF hasta en un 127 % con 1,024 subprocesos.

Carga de trabajo de lectura con alta tasa de aciertos (tasa de aciertos >80 %, caché de 512 MB)

Utiliza el script oltp_read_only con consultas de rango que devuelven varios registros.

Tabla 2. QPS para consultas de lectura con una tasa de aciertos superior al 80 %

Las QPS de Fast Query Cache continúan aumentando con la concurrencia y alcanzan un pico superior al 124 % por encima de QC-OFF. La caché de consultas nativa de MySQL se degrada hasta un 22 % por debajo de QC-OFF bajo alta concurrencia.

Carga de trabajo de lectura con baja tasa de aciertos (tasa de aciertos ~10 %, caché de 16 MB)

Utiliza el script oltp_read_only. Una caché de 16 MB es mucho más pequeña que el conjunto de datos, lo que provoca desalojos frecuentes y una tasa de aciertos cercana al 10 %.

Tabla 3. QPS para consultas de lectura con una tasa de aciertos de aproximadamente 10 %

La caché de consultas nativa de MySQL pierde hasta un 48 % de QPS en condiciones de baja tasa de aciertos. Fast Query Cache se mantiene dentro de un margen de 1–4 % respecto a QC-OFF, y prácticamente no añade sobrecarga incluso cuando la mayoría de las consultas fallan en la caché.

Carga de trabajo mixta de lectura y escritura

Utiliza el script oltp_read_write con actualizaciones frecuentes de tablas que invalidan constantemente las entradas en caché.

Tabla 4. QPS para consultas de lectura y escritura

Fast Query Cache reduce las QPS como máximo un 2.17 % en cargas de trabajo mixtas de lectura y escritura; el mecanismo de invalidación incremental mantiene baja la sobrecarga de mantenimiento de la caché incluso bajo escrituras constantes.

Use Fast Query Cache cuando

• Su carga de trabajo tenga un uso intensivo de lecturas y baja frecuencia de escrituras; por ejemplo, páginas de detalles de productos en comercio electrónico o consultas de informes.

• Desee almacenar en caché tablas específicas con altas proporciones de lectura/escritura. Consulte la tabla TABLE_STATISTICS para identificar estas tablas y luego utilice la palabra clave SQL_CACHE con query_cache_type = 2 para almacenar en caché solo esas consultas. Para obtener detalles sobre cómo consultar TABLE_STATISTICS, consulte Performance Insight.

Antes de habilitar Fast Query Cache globalmente, compruebe la tasa de aciertos de su InnoDB Buffer Pool:

SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Innodb_buffer_pool_reads';
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Innodb_buffer_pool_read_requests';

Tasa de aciertos = 1 - (Innodb_buffer_pool_reads / Innodb_buffer_pool_read_requests)

Si la tasa de aciertos del InnoDB Buffer Pool es inferior al 80 %, significa que el búfer ya tiene presión de memoria. Habilitar Fast Query Cache en este estado, lo cual requiere reducir innodb_buffer_pool_size, probablemente perjudicará el rendimiento. Aumente la memoria de la instancia u optimice las consultas antes de habilitar la caché.

Evite Fast Query Cache cuando

• Cargas de trabajo con uso intensivo de escrituras: Las escrituras frecuentes causan invalidación constante de la caché, lo que añade sobrecarga con poco beneficio de almacenamiento en caché. Para sistemas de transacciones de alta frecuencia, mantenga query_cache_type = 0.

• Requisitos de datos en tiempo real: Los resultados en caché pueden retrasarse respecto a los datos en vivo. Para casos de uso como datos de mercados financieros donde las lecturas obsoletas son inaceptables, deshabilite la caché o use SQL_NO_CACHE por consulta.

Elija el valor adecuado de query_cache_type

query_cache_type admite cambios a nivel de sesión, por lo que puede ajustar el comportamiento de la caché por conexión sin modificar la configuración global:

SET SESSION query_cache_type = 1;  -- enable for this session
SET SESSION query_cache_type = 0;  -- disable for this session