Thanaoscar

Bài 15: Sử dụng Caching

Thana Oscar's photo
Thana Oscar
·

5 min read

Caching (bộ nhớ đệm) là một kỹ thuật quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống cơ sở dữ liệu. Bằng cách lưu trữ kết quả của các truy vấn hoặc dữ liệu thường xuyên được truy cập, caching giúp giảm thời gian phản hồi và giảm tải cho hệ thống. Bài viết này sẽ đi sâu vào khái niệm caching, các loại caching phổ biến, cách triển khai caching trong cơ sở dữ liệu, và khi nào nên sử dụng caching.

15.1. Caching là gì?

Caching là quá trình lưu trữ tạm thời dữ liệu hoặc kết quả của các truy vấn để tăng tốc độ truy cập trong tương lai. Thay vì thực hiện lại các truy vấn tốn kém, hệ thống có thể trả về kết quả từ cache, giúp giảm thời gian phản hồi và tải lên hệ thống.

15.1.1. Lợi ích của caching

  • Tăng tốc độ truy cập: Dữ liệu được lưu trong cache có thể được truy cập nhanh hơn so với việc truy vấn trực tiếp từ cơ sở dữ liệu.

  • Giảm tải cho hệ thống: Caching giúp giảm số lượng truy vấn đến cơ sở dữ liệu, từ đó giảm tải cho hệ thống.

  • Cải thiện trải nghiệm người dùng: Thời gian phản hồi nhanh hơn giúp cải thiện trải nghiệm người dùng, đặc biệt là trong các ứng dụng web và di động.

15.1.2. Các loại caching (Application-level, Database-level)

  • Application-level caching: Cache được quản lý ở tầng ứng dụng, thường sử dụng các công cụ như Redis, Memcached.

    • Ưu điểm: Linh hoạt, có thể lưu trữ bất kỳ loại dữ liệu nào.

    • Nhược điểm: Yêu cầu tích hợp với ứng dụng và quản lý cache thủ công.

  • Database-level caching: Cache được quản lý ở tầng cơ sở dữ liệu, bao gồm query cache và result cache.

    • Ưu điểm: Tự động và tích hợp sẵn trong hệ thống cơ sở dữ liệu.

    • Nhược điểm: Ít linh hoạt hơn so với application-level caching.

15.2. Caching trong database

Caching ở tầng cơ sở dữ liệu bao gồm hai loại chính: query cache và result cache. Cả hai đều giúp tăng tốc độ truy vấn bằng cách lưu trữ kết quả của các truy vấn thường xuyên được thực hiện.

15.2.1. Query cache

  • Query cache là gì? Query cache lưu trữ kết quả của các truy vấn SQL để tránh phải thực hiện lại các truy vấn tương tự trong tương lai.

  • Cách hoạt động: Khi một truy vấn được thực hiện, hệ thống kiểm tra xem kết quả của truy vấn đó đã được lưu trong cache chưa. Nếu có, kết quả sẽ được trả về từ cache thay vì thực hiện lại truy vấn.

  • Ví dụ: Trong MySQL, query cache có thể được kích hoạt bằng cách đặt tham số query_cache_type và query_cache_size trong file cấu hình:

      SET GLOBAL query_cache_type = 1;
  SET GLOBAL query_cache_size = 67108864; -- 64MB

  • Hạn chế: Query cache không hiệu quả với các truy vấn động hoặc các truy vấn có dữ liệu thay đổi thường xuyên.

15.2.2. Result cache

  • Result cache là gì? Result cache lưu trữ kết quả của các truy vấn cụ thể, thường được sử dụng trong các hệ thống cơ sở dữ liệu như Oracle.

  • Cách hoạt động: Kết quả của các truy vấn được lưu trữ trong bộ nhớ và được sử dụng lại khi có truy vấn tương tự.

  • Ví dụ: Trong Oracle, result cache có thể được kích hoạt bằng cách sử dụng hint /*+ RESULT_CACHE */:

      SELECT /*+ RESULT_CACHE */ employee_id, first_name, last_name
  FROM employees
  WHERE department_id = 1;

  • Hạn chế: Result cache yêu cầu quản lý bộ nhớ và có thể không hiệu quả với các truy vấn có dữ liệu thay đổi thường xuyên.

15.3. Khi nào nên sử dụng caching

15.3.1. Trường hợp phù hợp cho caching

  • Dữ liệu ít thay đổi: Caching phù hợp cho các dữ liệu ít thay đổi, chẳng hạn như dữ liệu tham chiếu (reference data) hoặc dữ liệu lịch sử.

  • Truy vấn thường xuyên: Caching hiệu quả với các truy vấn được thực hiện thường xuyên và có kết quả không thay đổi nhiều.

  • Truy vấn tốn kém: Caching giúp giảm thời gian thực thi của các truy vấn phức tạp và tốn kém tài nguyên.

15.3.2. Đánh đổi giữa caching và consistency

  • Consistency (Tính nhất quán): Caching có thể dẫn đến tình trạng dữ liệu không nhất quán nếu dữ liệu trong cache không được cập nhật kịp thời với dữ liệu trong cơ sở dữ liệu.

  • Giải pháp: Sử dụng các cơ chế như cache invalidation (vô hiệu hóa cache) để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu.

    • Ví dụ: Khi dữ liệu trong cơ sở dữ liệu thay đổi, cache tương ứng cần được vô hiệu hóa hoặc cập nhật.

Kết luận

Caching là một kỹ thuật mạnh mẽ giúp tăng tốc độ truy cập và giảm tải cho hệ thống cơ sở dữ liệu. Bằng cách sử dụng query cache và result cache, bạn có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các truy vấn thường xuyên và tốn kém. Tuy nhiên, việc sử dụng caching cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu. Trong các bài tiếp theo, chúng ta sẽ đi sâu vào các kỹ thuật tối ưu hóa khác, chẳng hạn như sử dụng views và temporary tables.

Từ vựng chuyên môn (Glossary)

  • Caching: Bộ nhớ đệm.

  • Query Cache: Bộ nhớ đệm truy vấn.

  • Result Cache: Bộ nhớ đệm kết quả.

  • Application-level Caching: Bộ nhớ đệm ở tầng ứng dụng.

  • Database-level Caching: Bộ nhớ đệm ở tầng cơ sở dữ liệu.

  • Cache Invalidation: Vô hiệu hóa bộ nhớ đệm.

  • Consistency: Tính nhất quán.

  • Redis: Công cụ bộ nhớ đệm phổ biến.

  • Memcached: Công cụ bộ nhớ đệm phổ biến.

  • Reference Data: Dữ liệu tham chiếu.

  • Dynamic Queries: Truy vấn động.

sql optimize