深入淺析怎麼解決MySQL自增ID用完的問題

WBOY
發布: 2022-06-02 21:09:23
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這篇文章為大家帶來了關於mysql的相關知識,其中主要介紹了關於自增ID的相關問題,id是有上限的,既然有上限,就總有被用完的時候,id用完了,怎麼辦呢,下面一起來看一下,希望對大家有幫助。

深入淺析怎麼解決MySQL自增ID用完的問題

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#最近看到這樣的一個面試題。 MySQL的自增 ID 用完了,怎麼辦? 以下是這個面試問題的解決方案。

如果你有用過或了解MySQL,那你一定知道自增主鍵了。每個自增id都是定義了初始值,然後依照指定步長成長(預設步長是1)。雖然,自然數是沒有上限的,但是我們在設計表結構的時候,通常都會指定字段長度,那麼,這時候id就有上限了。既然有上限,就總有被用完的時候,如果id用完了,怎麼辦呢?今天就一起來學習下。

自增id

說到自增id,相信你的第一反應一定是在設計表結構的時候自訂一個自增id字段,那麼就有一個問題啦,在插入資料時有可能唯一主鍵衝、sql交易回滾、批次插入的時候,批量申請自增值等原因導致自增id是不連續的。

表格定義的自增值達到上線後的邏輯是:再申請下一個id的時候,取得的是同一個值(最大值)。大家可以插入sql設定id是最大值,再insert一條不主動設定id的語句就可以驗證這個結論囉。這時候如果再插入就是報主鍵衝突咯~

這裡提醒一下:232-1(4294967295)不是一個特別大的數,對於一個頻繁插入刪除資料的表來說,是可能會被用完的。因此在建表的時候你需要檢視你的表格是否有可能達到這個上限,如果有可能,就應該創建成 8 個位元組的 bigint unsigned。

InnoDB系統自增row_id

如果你建立的 InnoDB 表沒有指定主鍵,那麼 InnoDB 會為你建立一個不可見的,長度為 6 個位元組的 row_id。 InnoDB 維護了一個全域的 dict_sys.row_id 值,所有無主鍵的 InnoDB 表,每插入一行數據,都將目前的 dict_sys.row_id 值作為要插入資料的 row_id,然後把 dict_sys.row_id 的值加 1。

實際上,在程式碼實作時 row_id 是一個長度為8位元組的無符號長整型 (bigint unsigned)。但是,InnoDB 在設計時,留給row_id 的只是6 個位元組的長度,這樣寫到資料表中時只​​放了最後6 個位元組,所以row_id 能寫到資料表中的值,就有兩個特徵:

row_id 寫入表中的值範圍,是從0 到248-1;

當dict_sys.row_id=2^48時,如果再有插入資料的行為要來申請row_id,拿到以後再取最後6 個位元組的話就是0。

#雖然,2^48這個數字已經很大了,但是大家要知道一個系統是可以跑很久的,那麼還是可能達到上限的,這時候再申請就會覆蓋原來的記錄了。因此,盡量不要選擇這種方式!

Xid

MySQL中redo log 和 binlog 相符的時候,它們有一個共同的欄位叫做 Xid。它在 MySQL 中是用來對應事務的。

MySQL 內部維護了一個全域變數 global_query_id,每次執行語句的時候將它賦值給 Query_id,然後給這個變數加 1。如果目前語句是這個交易執行的第一個語句,那麼 MySQL 也會同時把 Query_id 賦值給這個交易的 Xid。而 global_query_id 是一個純內存變量,重啟之後就清零了。所以在同一個資料庫實例中,不同事務的 Xid 也是有可能相同的。

Innodb trx_id

InnoDB 內部維護了一個 max_trx_id 全域變量,每次需要申請一個新的 trx_id 時,就獲得 max_trx_id 的目前值,然後並將 max_trx_id 加 1。

InnoDB 資料可見性的核心思想是:每一行資料都記錄了更新它的trx_id,當一個事務讀到一行資料的時候,判斷這個資料是否可見的方法,就是透過交易的一致性視圖與這行資料的trx_id 做比較。但是這個過程有髒讀存在,那麼這個id就不會是原子性的,有重複的可能性。

thread_id

其實,在執行緒 id 才是 MySQL 中最常見的一種自增 id。平常我們在檢查各種現場的時候,show processlist 裡面的第一列,就是 thread_id。

thread_id 的邏輯很好理解:系統保存了一個全域變數 thread_id_counter,每新建一個連接,就將 thread_id_counter 賦值給這個新連接的執行緒變數。

thread_id_counter 定義的大小是 4 個位元組,因此達到 232-1 後,它就會重設為 0,然後繼續增加。結果跟row_id一樣,就會覆蓋原有記錄了。

上面介紹了幾種MySQL本身的一些自增id,其實,實際運用中,我們也可能會選擇外部的自增主鍵,然後持久化到資料庫,以此來取代資料庫本身的自增id。下面來說說吧。

Redis自增主鍵

其實外部自增主鍵的產生方式很多,為什麼我要介紹redis呢?因為我自己在實際應用中使用發現它的許多優點。

redis本身是原子性的,因此高並發也是線程安全的。假設主鍵欄位長度20,我們以時間 自增數構成主鍵,例如:8位元日期 12自增數。那麼,根據業務性質可以決定時間取年月日或到毫秒級,那麼在毫秒之間自增數的重複機率是極小極小的,基本的業務都能適用。

總結

上面介紹了好幾種自增id,每種自增id 都有各自的應用場景,在達到上限後的表現也不同:

#1、 表的自增id 達到上限後,再申請時它的值就不會改變,進而導致繼續插入資料時報主鍵衝突的錯誤
2、 row_id 達到上限後,則會歸0 再重新遞增,如果出現相同的row_id,後寫的資料會覆寫先前的資料
3、 Xid 只需要不在同一個binlog 檔案中出現重複值即可。雖然理論上會出現重複值,但機率極小,可以忽略不計
4、 InnoDB 的max_trx_id 遞增值每次MySQL 重啟都會被保存起來,所以我們文章中提到的髒讀的例子就是一個必現的bug,好在留給我們的時間還很充裕
5、 thread_id 是我們使用中最常見的,而且也是處理得最好的一個自增id 邏輯了
6、 redis外部自增,毫秒級別,理論上會出現重複值,但是機率極小,可以忽略不計
7、 其實,每種自增id都有各自的適用場景,大家在平常使用中可以根據具體場景再選擇。但是要未雨綢繆,因為系統的運行時間和數據的存儲,這些都是要考慮在內的,綜合考慮,選擇一個在系統運行期間一定不會出現重複即刻。你學會了嗎?

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