MySQL MEMORY引擎及性能比對
同事咨詢MySQL MEMORY引擎的細節，能否滿足需求。沒有太多了解，這里做個系統總結。
MEMORY存儲引擎創建的表數據只能保存在內存。
MySQL宕機、硬件故障或者意外掉電，都會造成MEMORY引擎表丟失數據。所以，MEMORY表中的數據來源于其他表(可落盤永久保存)用于只讀適用，或者用于臨時工作起到數據周轉。
MEMORY 存儲引擎特性
[a] Implemented in the server (via encryption functions). Data-at-rest tablespace encryption is available in MySQL 5.7 and later.
[b] Implemented in the server, rather than in the storage engine.
[c] Implemented in the server, rather than in the storage engine.
來源： https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/memory-storage-engine.html
何時使用MEMORY
- 臨時使用、不重要的數據，例如網站的會話管理和緩存。可接受數據丟失。
- 發揮其訪問快、低延遲特性
- 只讀或者大部分是讀操作，不適合大量寫操作。
性能特性
內存表受限于單線程執行和表級鎖引起的爭用。在負載增加時限制了可擴展性，特別是寫操作。
盡管內存表在內存中處理，在繁忙的服務網上，并不一定比InnoDB表更快，如一般查詢或者讀寫場景。特別是，多個會話執行update操作會造成性能低下。
根據不同的SQL查詢，需要創建內存表的默認hash索引(基于唯一鍵的單個值查詢)，或者B-tree索引(等值查詢、不等值查詢或者范圍查詢)。
內存表的物理特性
每張內存表會在硬盤上創建一個文件，用于保存表結構(沒有數據)。文件名為以內存表名開始，.frm結尾。
特性
- 內存表的空間使用小塊(small block)。表使用100%動態hash插入。已刪除的行放到空閑列表中，下次插入新數據會被使用。
- 使用定長的行存儲格式。變長類型存入內存表需轉換為定長。
- 不支持BLOB、TEXT類型的列。
- 內存表支持自增列(AUTO_INCREMENT)
- 不能在多個會話上共享臨時表。
內存表的DDL操作
創建臨時表
- CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = MEMORY;
基于非內存表創建內存表，并將數據拉入到內存表中
- mysql> CREATE TABLE test ENGINE=MEMORY
- -> SELECT ip,SUM(downloads) AS down
- -> FROM log_table GROUP BY ip;
- mysql> SELECT COUNT(ip),AVG(down) FROM test;
- mysql> DROP TABLE test;
內存表的最大受限于 max_heap_table_size 參數，默認為16MB。根據場景需自己調整該參數。
索引
MEMORY存儲引擎支持HASH和BTREE索引。
- CREATE TABLE lookup
- (id INT, INDEX USING HASH (id))
- ENGINE = MEMORY;
- CREATE TABLE lookup
- (id INT, INDEX USING BTREE (id))
- ENGINE = MEMORY;
每張內存表可創建64個索引，每個索引最大支持16個列，一個key的長度最大值為3072bytes。
如果一個內存表hash索引的鍵值有很高的重復度，更新鍵值、刪除操作速度都會顯著降低。這種速度下降的程度與鍵值重復度成正比。您可以使用BTREE索引來規避這個問題。
內存表可以有非唯一鍵(這是hash索引不常用的功能)。
索引列中可包含NULL值。
加載數據
MySQL啟動時，加入--init-file選項，將下列命令加入到這個文件中，保證啟動后內存表中有數據。
- INSERT INTO ... SELECT
- LOAD DATA INFILE
內存表和復制(Replication)
服務器重啟會導致內存表數據丟失。如果是主庫，從庫沒有意識到主庫表中數據已被情況，所以在從庫你看到的是過期數據。
重啟后，主從庫如何同步內存表數據?
當主庫使用內存表，主庫啟動后，一條DELETE語句會寫入到主庫的binary log中，從庫接到命令后清空內存表。
主庫重啟期間，從庫還是有讀取到過期數據的情況。為了避免這種情況，主庫啟動時加入--init-file參數，這樣主庫啟動自動將數據加載到內存表中。(官方文檔寫的不嚴謹，我認為僅限于內存表只讀場景。如果不是只讀，即使加入--init-file參數也無法保證主庫內存表數據一致)。
管理內存使用情況
服務器必須有足夠內存，來滿足多張內存表的使用。
如果從內存表中刪除單獨的行，并不會回收內存。當整個內存表刪除時，才回收內存。同一張內存表，之前刪除行占用的空間，會被新的行復用。執行DELETE、TRUNCATE TABLE來釋放內存表占用空間，如果表不在使用可使用DROP TABLE命令。釋放正在使用的內存表占用的內存，可以使用 ALTER TABLE XX ENGINE=MEMORY 強制重建表。
內存表1行記錄占用內存計算公式
SUM_OVER_ALL_BTREE_KEYS(max_length_of_key + sizeof(char*) * 4)
+ SUM_OVER_ALL_HASH_KEYS(sizeof(char*) * 2)
+ ALIGN(length_of_row+1, sizeof(char*))
ALIGN()表示一個round-up因子，其會導致行長度等于char指針大小的精確倍數。sizeof(char*)在32位機器上是4,64位則為8。
前面提到, max_heap_table_size 系統變量決定了內存表的最大尺寸。在創建內存之前，可設置該變量控制每個內存表的最大尺寸。(不建議修改全局 max_heap_table_size 的大小，否則所有會話的內存表最大尺寸都為該值 )。
下面的例子創建了2個內存表，最大尺寸為1M和2M
- mysql> SET max_heap_table_size = 1024*1024;
- Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
- mysql> CREATE TABLE t1 (id INT, UNIQUE(id)) ENGINE = MEMORY;
- Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
- mysql> SET max_heap_table_size = 1024*1024*2;
- Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
- mysql> CREATE TABLE t2 (id INT, UNIQUE(id)) ENGINE = MEMORY;
- Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
服務器重啟后，每個表的尺寸都變成了全局 max_heap_table_size 變量的值大小。
壓測結果
通過sysbench壓測，InnoDB 寫性能完爆MEMORY引擎，MEMORY的讀性能略高于InnoDB。InnoDB的綜合性能更好，足夠滿足日常使用。考慮到MEMORY引擎的雷點太多，建議不使用MEMORY引擎。
