ApsaraDB RDS:Fast query cache

Por que não usar o cache de consultas nativo do MySQL?

O cache de consultas nativo do MySQL usa um bloqueio global em todas as operações. Sob alta concorrência, esse bloqueio torna-se um gargalo: adicionar mais núcleos de CPU pode reduzir o QPS em vez de aumentá-lo. O gerenciamento inadequado de memória agrava o problem, pois a fragmentação se acumula, a recuperação é lenta e baixas taxas de acerto causam degradação significativa do desempenho. Esses problemas levaram o MySQL a remover completamente o cache de consultas nativo na versão 8.0 e a desativá-lo por padrão nas versões anteriores.

Como o Fast Query Cache resolve esses problemas

A Alibaba Cloud redesenhou o cache de consultas desde a base:

Parâmetros

Etapas

Como o Fast Query Cache consome memória extra, reconfigure primeiro o innodb_buffer_pool_size para liberar espaço:

1. Reduza o innodb_buffer_pool_size para 90% do valor atual. Os 10% liberados ficam disponíveis para o cache de consultas. Por exemplo, se o valor atual for {DBInstanceClassMemory*7/10}, defina-o como {DBInstanceClassMemory*63/100}. Para mais detalhes, consulte Change the size of the InnoDB buffer pool.

2. Defina o query_cache_size com base na sua carga de trabalho. Para detalhes sobre modificação de parâmetros, consulte Modify instance parameters.

   • Se souber o tamanho do conjunto de resultados: defina o query_cache_size como 20% do tamanho do conjunto de resultados.

   • Se não souber o tamanho do conjunto de resultados: defina o query_cache_size como 10% of `innodb_buffer_pool_size`.

   Importante

   Ao redimensionar sua instância RDS, o query_cache_size não escala automaticamente. Reconfigure-o imediatamente após a alteração de especificação entrar em vigor.

3. Defina o query_cache_type como 1 para ativar o Fast Query Cache. Para mais detalhes, consulte Modify instance parameters.

Testar no nível de sessão

Antes de alterar a configuração global, teste o Fast Query Cache em uma única conexão sem afetar outros usuários:

-- 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 trabalho de leitura com acerto total (taxa de acerto de 100%, cache de 512 MB)

Usa o script oltp_point_select com instruções POINT SELECT em chaves primárias.

Tabela 1. QPS para consultas de leitura com taxa de acerto de cache de 100%

À medida que a concorrência aumenta, o QPS do cache nativo do MySQL cai drasticamente — chegando a 43% com 64 threads. Já o QPS do Fast Query Cache continua subindo, superando o QC-OFF em até 127% com 1.024 threads.

Carga de trabalho de leitura com alta taxa de acerto (>80% de taxa de acerto, cache de 512 MB)

Usa o script oltp_read_only com consultas de intervalo que retornam vários registros.

Tabela 2. QPS para consultas de leitura com taxa de acerto de cache superior a 80%

O QPS do Fast Query Cache continua aumentando com a concorrência e atinge um pico superior a 124% acima do QC-OFF. O cache nativo do MySQL degrada para 22% abaixo do QC-OFF sob alta concorrência.

Carga de trabalho de leitura com baixa taxa de acerto (~10% de taxa de acerto, cache de 16 MB)

Usa o script oltp_read_only. Um cache de 16 MB é muito menor que o conjunto de dados, causando evicções frequentes e uma taxa de acerto próxima de 10%.

Tabela 3. QPS para consultas de leitura com taxa de acerto de cache de cerca de 10%

O cache nativo do MySQL perde até 48% de QPS em condições de baixa taxa de acerto. O Fast Query Cache mantém-se dentro de 1–4% do QC-OFF, praticamente sem adicionar sobrecarga mesmo quando a maioria das consultas resulta em falha de cache.

Carga de trabalho mista de leitura e escrita

Usa o script oltp_read_write com atualizações frequentes de tabelas que invalidam constantemente as entradas em cache.

Tabela 4. QPS para consultas de leitura e escrita

O Fast Query Cache reduz o QPS em no máximo 2,17% em cargas de trabalho mistas de leitura e escrita. O mecanismo de invalidação incremental mantém baixa a sobrecarga de manutenção do cache mesmo sob escritas constantes.

Use o Fast Query Cache quando

• Sua carga de trabalho for intensiva em leitura com baixa frequência de escrita — por exemplo, páginas de detalhes de products de e-commerce ou consultas de relatórios.

• Você quiser armazenar em cache tabelas específicas com altas proporções de leitura/escrita. Consulte a tabela TABLE_STATISTICS para identificar essas tabelas e use a palavra-chave SQL_CACHE com query_cache_type = 2 para armazenar em cache apenas essas consultas. Para detalhes sobre como consultar TABLE_STATISTICS, consulte Performance Insight.

Antes de ativar o Fast Query Cache globalmente, verifique a taxa de acerto do InnoDB Buffer Pool:

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

Taxa de acerto = 1 - (Innodb_buffer_pool_reads / Innodb_buffer_pool_read_requests)

Se a taxa de acerto do InnoDB Buffer Pool estiver abaixo de 80%, o buffer pool já está sob pressão de memória. Ativar o Fast Query Cache nesse estado — o que exige reduzir o innodb_buffer_pool_size — provavelmente prejudicará o desempenho. Aumente a memória da instância ou otimize as consultas antes de ativar o cache.

Evite o Fast Query Cache quando

• Cargas de trabalho intensivas em escrita: Escritas frequentes causam invalidação constante do cache, adicionando sobrecarga com pouco benefício. Para sistemas de transação de alta frequência, mantenha query_cache_type = 0.

• Requisitos de dados em tempo real: Resultados em cache podem ficar defasados em relação aos dados ativos. Para casos de uso como dados de mercado financeiro, onde leituras obsoletas são inaceitáveis, desative o cache ou use SQL_NO_CACHE por consulta.

Escolha o valor correto para query_cache_type

O query_cache_type suporta alterações no nível de sessão, permitindo ajustar o comportamento de cache por conexão sem modifique a configuração global:

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