新增一个主键自增长_第17期:索引设计(主键设计)
mysql> set @@auto_increment_increment=2;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> set @@auto_increment_offset=1;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> insert into tmp values(null),(null),(null);Query OK, 3 rows affected (0.01 sec)Records: 3 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select * from tmp;+----+| id |+----+| 1 || 3 || 5 |+----+3 rows in set (0.00 sec)
但是这块 MySQL 并不能保证其他的值不冲突,比如插入一条节点 2 的值,也能成功插入,MySQL 默认对这块没有什么约束,最好是数据入库前就校验好。
mysql> insert into tmp values(2);Query OK, 1 row affected (0.02 sec)mysql> select * from tmp;+----+| id |+----+| 1 || 2 || 3 || 5 |+----+4 rows in set (0.00 sec)
第二个问题:MySQL 自增键合并这个问题一般牵扯到老的系统改造升级,比如多个分部老系统数据要向新系统合并,那之前每个分部的自增主键不能简单的合并,可能会有主键冲突。举个例子,假设武汉市每个区都有自己的医保数据,并且以前每个区都是自己独立设计的数据库,现在医保要升级为全市统一,以市为单位设计新的数据库模型。武昌的数据如下,对应表 n1,
mysql> select * from n1;+----+| id |+----+| 1 || 2 || 3 |+----+3 rows in set (0.00 sec)
汉阳的数据如下,对应表 n2,
mysql> select * from n2;+----+| id |+----+| 1 || 2 || 3 |+----+3 rows in set (0.00 sec)
由于之前两个区数据库设计的人都没有考虑以后合并的事情,所以每个区的表都有自己独立的自增主键,考虑这样建立一张汇总表 n3,有新的自增 ID,并且设计导入老系统的 ID。
mysql> create table n3 (id int auto_increment primary key, old_id int);Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)mysql> insert into n3 (old_id) select * from n1 union all select * from n2;Query OK, 6 rows affected (0.01 sec)Records: 6 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select * from n3;+----+--------+| id | old_id |+----+--------+| 1 | 1 || 2 | 2 || 3 | 3 || 4 | 1 || 5 | 2 || 6 | 3 |+----+--------+6 rows in set (0.00 sec)
这样进行汇总, 应用代码可能不太确定怎么连接老的数据,这张表缺少一个 old_id 到原始表名的映射。那基于原始表 ID 与原始表名的映射关系建立一个多值索引。比如以下例子:
mysql> create table n4(old_id int, old_name varchar(64),primary key(old_id,old_name));Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)mysql> insert into n4 select id ,'n1' from n1 union all select id,'n2' from n2;Query OK, 6 rows affected (0.02 sec)Records: 6 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select * from n4;+--------+----------+| old_id | old_name |+--------+----------+| 1 | n1 || 1 | n2 || 2 | n1 || 2 | n2 || 3 | n1 || 3 | n2 |+--------+----------+6 rows in set (0.00 sec)
最终表结构,结合前面两张表 n3 和 n4,建立一个包含新的自增字段主键,原来表 ID,原来表名的新表:
create table n5(id int unsigned auto_increment primary key,old_id int,old_name varchar(64),unique key udx_old_id_old_name (old_id,old_name));
当然,关于数据汇总迁移的话题,讨论篇幅太长,不在本节范围。
1.2 UUID 做主键
UUID 和自增主键一样,能保证主键的唯一性。但是天生无序、随机产生、占用空间大。在 MySQL 里,用 char(36) 来存储 UUID,没有专门的 UUID 数据类型,类似这样的字符串: ‘7985847c-7d59-11ea-8add-080027c52750’。由于 InnoDB 表的特性,应该避免用 char(36) 保存原始 UUID 的方式做表主键。虽然 UUID 无序,且存在空间浪费,但天生随机这个优点能否利用上?MySQL 提供了以下的优化方法来让原始 UUID 可以被用于表主键:函数 uuid_to_binMySQL 提供了函数 uuid_to_bin,把 UUID 字符串变为 16 个字节的二进制串。类似于某些数据库(比如 POSTGRESQL)的 UUID 类型。函数 uuid_to_bin 返回数据类型为 varbinary(16)。例如表 t_binary,
mysql> create table t_binary(id varbinary(16) primary key,r1 int, key idx_r1(r1));Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)mysql> insert into t_binary values (uuid_to_bin(uuid()),1),(uuid_to_bin(uuid()),2);Query OK, 2 rows affected (0.01 sec)Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select * from t_binary;+------------------------------------+------+| id | r1 |+------------------------------------+------+| 0x412234A77DEF11EA9AF9080027C52750 | 1 || 0x412236E27DEF11EA9AF9080027C52750 | 2 |+------------------------------------+------+2 rows in set (0.00 sec)
函数 uuid_shortvarbinary(16) 依然是无序的,为此 MySQL 还提供了一个函数 uuid_short,用来生成类似 UUID 的全局 ID,结果为 INT64。具体计算方式如下:(server_id & 255) << 56 + (server_startup_time_in_seconds << 24) + incremented_variable++;
server_id & 255:占 1 个字节;
server_startup_time_in_seconds:占 4 个字节;
incremented_variable: 占 3 个字节。
如果满足以下条件,那这个值就必定是唯一的1. server_id 唯一并且对函数 uuid_short() 的调用次数不超过每秒 16777216 次,也就是 2^24。所以一般情况下,uuid_short 函数能保证结果唯一。2. uuid_short 函数生成的 ID 只需一个轻量级的 mutex 来保护,这点比自增 ID 需要的 auto-inc 表锁更省资源,生成结果肯定更加快速。下面表 t_uuid_short 演示了如何用这个函数。
mysql> create table t_uuid_short (id bigint unsigned primary key,r1 int, key idx_r1(r1));Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)mysql> insert into t_uuid_short values(uuid_short(),1),(uuid_short(),2)Query OK, 2 rows affected (0.02 sec)Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select * from t_uuid_short;+----------------------+------+| id | r1 |+----------------------+------+| 16743984358464946177 | 1 || 16743984358464946178 | 2 |+----------------------+------+2 rows in set (0.00 sec)
可以看到 uuid_short 生成的数据是基于 INT64 有序的,所以这块可以看做是自增 ID 的一个补充优化,如果每秒调用次数少于 16777216,推荐用 uuid_short,而非自增 ID。说了那么多,还是简单验证下上面的结论,做个小实验。以下实验涉及到四张表:
新建 t_uuid: uuid 为主键
表 t_binary:varbinary(16) 为主键
表 t_uuid_short:bigint 为主键
新建表 t_id:自增 ID 为主键
正如之前的预期,写性能差异按从最差到最好排列依次为:t_uuid; t_binary;t_id;t_uuid_short。我们来实验下是否和预期相符。新增的两张表结构:
mysql> create table t_uuid(id char(36) primary key, r1 int, key idx_r1(r1));Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)mysql> create table t_id (id bigint auto_increment primary key, r1 int, key idx_r1(r1));Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)
简单写了一个存储过程,分别给这些表造 30W 条记录。
DELIMITER $$CREATE PROCEDURE `ytt`.`sp_insert_data`( f_tbname VARCHAR(64), f_number INT UNSIGNED ) BEGIN DECLARE i INT UNSIGNED DEFAULT 0; SET @@autocommit=0; IF f_tbname = 't_uuid' THEN SET @stmt = CONCAT('insert into t_uuid values (uuid(),ceil(rand()*100));'); ELSEIF f_tbname = 't_binary' THEN SET @stmt = CONCAT('insert into t_binary values(uuid_to_bin(uuid()),ceil(rand()*100));'); ELSEIF f_tbname = 't_uuid_short' THEN SET @stmt = CONCAT('insert into t_uuid_short values(uuid_short(),ceil(rand()*100));'); ELSEIF f_tbname = 't_id' THEN SET @stmt = CONCAT('insert into t_id(r1) values(ceil(rand()*100));'); END IF; WHILE i DO PREPARE s1 FROM @stmt; EXECUTE s1; SET i = i + 1; IF MOD(i,50) = 0 THEN COMMIT; END IF; END WHILE; COMMIT; DROP PREPARE s1;SET @@autocommit=1; END$$ DELIMITER ;
接下来分别调用存储过程,结果和预期一致。t_uuid 时间最长,t_uuid_short 时间最短。
mysql> call sp_insert_data('t_uuid',300000);Query OK, 0 rows affected (5 min 23.33 sec)mysql> call sp_insert_data('t_binary',300000);Query OK, 0 rows affected (4 min 48.92 sec)mysql> call sp_insert_data('t_id',300000);Query OK, 0 rows affected (3 min 40.38 sec)mysql> call sp_insert_data('t_uuid_short',300000);Query OK, 0 rows affected (3 min 9.94 sec)
二、与业务有关的属性做主键。主键的设计要求可读性很强,类似学生学号(入学年份+所属系+所读专业),购物订单编码等。其实非常不建议主键用这样有实际意义的业务字段。可以新建一个自增主键或者 uuid_short() 函数字段,实际业务字段非主键设计,变为普通唯一索引。比如表 n5:
mysql> create table n5( id int unsigned auto_increment primary key, userno int unsigned , unique key udx_userno(userno) );Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)
用 userno(用户编码)来做主键,如果在业务端数据已经错误,比如可能由于老师原因录入错误数据,或者是业务系统的 BUG 导致录入数据有误, 那不仅要对录入表的主键做更改(这可是聚簇索引),还要更改依赖这张表的所有子表,这其实是一个很大的工程。但是如果有与业务不相关的主键,只需要更改业务字段(二级索引)就可以,不需要更改依赖这张表的子表。
关于 MySQL 主键的设计思路大致介绍到此,有问题欢迎留言,欢迎指正本篇任何不足之处。
文章推荐:
第16期:索引设计(MySQL 的索引结构)第15期:索引设计(索引组织方式 B+ 树)
第14期:数据页合并
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