面试官问:MySQL的自增 ID 用完了,怎么办?

博客 3个月前 xiaoci
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大家好,最近粉丝问我这样的一个面试题。MySQL的自增 ID 用完了,怎么办?以下是这个面试题的解决方案。

如果你用过或了解过MySQL,那你一定知道自增主键了。每个自增id都是定义了初始值,然后按照指定步长增长(默认步长是1)。虽然,自然数是没有上限的,但是我们在设计表结构的时候,通常都会指定字段长度,那么,这时候id就有上限了。既然有上限,就总有被用完的时候,如果id用完了,怎么办呢?今天就一起来学习下吧。

自增id

说到自增id,相信你的第一反应一定是在设计表结构的时候自定义一个自增id字段,那么就有一个问题啦,在插入数据时有可能唯一主键冲、sql事务回滚、批量插入的时候,批量申请自增值等原因导致自增id是不连续的。

表定义的自增值达到上线后的逻辑是:再申请下一个id的时候,获取的是同一个值(最大值)。大家可以插入sql设置id是最大值,再insert一条不主动设置id的语句就可以验证这一结论啦。这个时候如果再插入就是报主键冲突咯~

这里提醒一下:232-1(4294967295)不是一个特别大的数,对于一个频繁插入删除数据的表来说,是可能会被用完的。因此在建表的时候你需要考察你的表是否有可能达到这个上限,如果有可能,就应该创建成 8 个字节的 bigint unsigned。

InnoDB系统自增row_id

如果你创建的 InnoDB 表没有指定主键,那么 InnoDB 会给你创建一个不可见的,长度为 6 个字节的 row_id。InnoDB 维护了一个全局的 dict_sys.row_id 值,所有无主键的 InnoDB 表,每插入一行数据,都将当前的 dict_sys.row_id 值作为要插入数据的 row_id,然后把 dict_sys.row_id 的值加 1。

实际上,在代码实现时 row_id 是一个长度为8字节的无符号长整型 (bigint unsigned)。但是,InnoDB 在设计时,给 row_id 留的只是 6 个字节的长度,这样写到数据表中时只放了最后 6 个字节,所以 row_id 能写到数据表中的值,就有两个特征:

row_id 写入表中的值范围,是从 0 到 248-1;

当 dict_sys.row_id=2^48时,如果再有插入数据的行为要来申请 row_id,拿到以后再取最后 6 个字节的话就是 0。

虽然,2^48这个数字已经很大了,但是大家要知道 一个系统是可以跑很久的,那么还是可能达到上限的,这时候再申请就会覆盖原来的记录了。因此,尽量不要选择这种方式!

Xid

MySQL中redo log 和 binlog 相配合的时候,它们有一个共同的字段叫作 Xid。它在 MySQL 中是用来对应事务的。

MySQL 内部维护了一个全局变量 global_query_id,每次执行语句的时候将它赋值给 Query_id,然后给这个变量加 1。如果当前语句是这个事务执行的第一条语句,那么 MySQL 还会同时把 Query_id 赋值给这个事务的 Xid。而 global_query_id 是一个纯内存变量,重启之后就清零了。所以在同一个数据库实例中,不同事务的 Xid 也是有可能相同的。

Innodb trx_id

 

InnoDB 内部维护了一个 max_trx_id 全局变量,每次需要申请一个新的 trx_id 时,就获得 max_trx_id 的当前值,然后并将 max_trx_id 加 1。

InnoDB 数据可见性的核心思想是:每一行数据都记录了更新它的 trx_id,当一个事务读到一行数据的时候,判断这个数据是否可见的方法,就是通过事务的一致性视图与这行数据的 trx_id 做对比。但是这个过程有脏读存在,那么这个id就不会是原子性的,存在重复的可能性。

thread_id

其实,线程 id 才是 MySQL 中最常见的一种自增 id。平时我们在查各种现场的时候,show processlist 里面的第一列,就是 thread_id。

thread_id 的逻辑很好理解:系统保存了一个全局变量 thread_id_counter,每新建一个连接,就将 thread_id_counter 赋值给这个新连接的线程变量。

thread_id_counter 定义的大小是 4 个字节,因此达到 232-1 后,它就会重置为 0,然后继续增加。结果跟row_id一样,就会覆盖原有记录了。

上面介绍了几种MySQL自身的一些自增id,其实,实际运用中,我们也可能会选择外部的自增主键,然后持久化到数据库,以此来代替数据库自身的自增id。下面来说说吧。

Redis自增主键

其实外部自增主键的生成方式有很多,为什么我要介绍redis呢?因为我自己在实际应用中使用发现它的很多优点。

redis自身是原子性的,因此高并发也是线程安全的。假设主键字段长度20,我们以时间+自增数来构成主键,例如:8位日期+12自增数。那么,根据业务性质可以决定时间取年月日或者到毫秒级,那么在毫秒之间自增数的重复概率是极小极小的,基本的业务都能适用。

总结

上面介绍了好几种自增id,每种自增 id 有各自的应用场景,在达到上限后的表现也不同:

1、 表的自增 id 达到上限后,再申请时它的值就不会改变,进而导致继续插入数据时报主键冲突的错误
2、 row_id 达到上限后,则会归 0 再重新递增,如果出现相同的 row_id,后写的数据会覆盖之前的数据
3、 Xid 只需要不在同一个 binlog 文件中出现重复值即可。虽然理论上会出现重复值,但是概率极小,可以忽略不计
4、 InnoDB 的 max_trx_id 递增值每次 MySQL 重启都会被保存起来,所以我们文章中提到的脏读的例子就是一个必现的 bug,好在留给我们的时间还很充裕
5、 thread_id 是我们使用中最常见的,而且也是处理得最好的一个自增 id 逻辑了
6、 redis外部自增,毫秒级别,理论上会出现重复值,但是概率极小,可以忽略不计
7、 其实,每种自增id都有各自的适用场景,大家在平时使用中可以根据具体场景再选择。但是要未雨绸缪,因为系统的运行时间和数据的存储,这些都是要考虑在内的,综合考虑,选择一个在系统运行期间一定不会出现重复即刻。你学会了吗?

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本篇文章来源于微信公众号: JAVA小咖秀

版权声明:xiaoci 发表于 2021-09-04 13:22:38。
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