MySQL MEMROY引擎及性能比对

同事咨询MySQL MEMROY引擎的细节，能否满足需求。没有太多了解，这里做个系统学习总结。

MEMORY存储引擎创建的表数据只能保存在内存。

MySQL宕机、硬件故障或者意外掉电，都会造成MEMORY引擎表丢失数据。所以，MEMROY表中的数据来源于其他表(可落盘永久保存)用于只读适用，或者用于临时工作起到数据周转。

MEMROY 存储引擎特性

Storage limits	RAM	Transactions	No	Locking granularity	Table
MVCC	No	Geospatial data type support	No	Geospatial indexing support	No
B-tree indexes	Yes	T-tree indexes	No	Hash indexes	Yes
Full-text search indexes	No	Clustered indexes	No	Data caches	N/A
Index caches	N/A	Compressed data	No	Encrypted data[a]	Yes
Cluster database support	No	Replication support[b]	Yes	Foreign key support	No
Backup / point-in-time recovery[c]	Yes	Query cache support	Yes	Update statistics for data dictionary	Yes

^[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.

来源： https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/memory-storage-engine.html

注意，它不支持事务，表级锁，不支持MVCC。

何时使用MEMORY

• 临时使用、不重要的数据，例如网站的会话管理和缓存。可接受数据丢失。
  
• 发挥其访问快、低延迟特性
  
• 只读或者大部分是读操作，不适合大量写操作。
  

性能特性

内存表受限于单线程执行和表级锁引起的争用。在负载增加时限制了可扩展性，特别是写操作。

尽管内存表在内存中处理，在繁忙的服务网上，并不一定比InnoDB表更快，如一般查询或者读写场景。特别是，多个会话执行update操作会造成性能低下。

根据不同的SQL查询，需要创建内存表的默认hash索引（基于唯一键的单个值查询），或者B-tree索引（等值查询、不等值查询或者范围查询）。

内存表的物理特性

每张内存表会在硬盘上创建一个文件，用于保存表结构（没有数据）。文件名为以内存表名开始，.frm结尾。

特性

• 内存表的空间使用小块（small block）。表使用100%动态hash插入。已删除的行放到空闲列表中，下次插入新数据会被使用。
  
• 使用定长的行存储格式。变长类型存入内存表需转换为定长。
  
• 不支持BLOB、TEXT类型的列。
  
• 内存表支持自增列（AUTO_INCREMENT）
  
• 不能在多个会话上共享临时表。
  

内存表的DDL操作

创建临时表

CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = MEMORY;

基于非内存表创建内存表，并将数据拉入到内存表中

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;

内存表的最大受限于 max_heap_table_size 参数，默认为16MB。根据场景需自己调整该参数。

索引

MEMROY存储引擎支持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;

• 每张内存表可创建64个索引，每个索引最大支持16个列，一个key的长度最大值为3072bytes。
  
• 如果一个内存表hash索引的键值有很高的重复度，更新键值、删除操作速度都会显著降低。这种速度下降的程度与键值重复度成正比。您可以使用BTREE索引来规避这个问题。
  
• 内存表可以有非唯一键（这是hash索引不常用的功能）。
  
• 索引列中可包含NULL值。

加载数据

MySQL启动时，加入--init-file选项，将下列命令加入到这个文件中，保证启动后内存表中有数据。

• INSERT INTO ... SELECT 
  
• LOAD DATA INFILE
  

内存表和复制（Replication）

服务器重启会导致内存表数据丢失。如果是主库，从库没有意识到主库表中数据已被情况，所以在从库你看到的是过期数据。

重启后，主从库如何同步内存表数据？

当主库使用内存表，主库启动后，一条DELETE语句会写入到主库的binary log中，从库接到命令后清空内存表。

主库重启期间，从库还是有读取到过期数据的情况。为了避免这种情况，主库启动时加入--init-file参数，这样主库启动自动将数据加载到内存表中。（官方文档写的不严谨，我认为仅限于内存表只读场景。如果不是只读，即使加入--init-file参数也无法保证主库内存表数据一致）。

管理内存使用情况

服务器必须有足够内存，来满足多张内存表的使用。

如果从内存表中删除单独的行，并不会回收内存。当整个内存表删除时，才回收内存。同一张内存表，之前删除行占用的空间，会被新的行复用。执行DELETE、TRUNCATE TABLE来释放内存表占用空间，如果表不在使用可使用DROP TABLE命令。释放正在使用的内存表占用的内存，可以使用 ALTER TABLE XX ENGINE=MEMORY  强制重建表。

内存表1行记录占用内存计算公式

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()表示一个round-up因子，其会导致行长度等于char指针大小的精确倍数。sizeof(char*)在32位机器上是4,64位则为8。

前面提到, max_heap_table_size 系统变量决定了内存表的最大尺寸。在创建内存之前，可设置该变量控制每个内存表的最大尺寸。（不建议修改全局 max_heap_table_size 的大小，否则所有会话的内存表最大尺寸都为该值 ）。

下面的例子创建了2个内存表，最大尺寸为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)

服务器重启后，每个表的尺寸都变成了全局  max_heap_table_size 变量的值大小。

压测结果

通过sysbench压测，InnoDB 写性能完爆MEMORY引擎，MEMORY的读性能略高于InnoDB。InnoDB的综合性能更好，足够满足日常使用。考虑到MEMORY引擎的雷点太多，建议不使用MEMORY引擎。

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