MySQL主键自增会遇到的坑及解决方法

目录

• 1. 为什么不用 UUID
• 2. 主键自增的问题
• 2.1 数据插入的三种形式
• 2.2 innodb_autoinc_lock_mode
• 2.3 实践
• 3. 小结

在上篇文章中，松哥和小伙伴们分享了 MySQL 的聚簇索引，也顺便和小伙伴们分析了为什么在 MySQL 中主键不应该使用随机字符串。但是主键不用随机字符串用什么？主键自增？主键自增就是最佳方案吗？有没有其他坑？今天我们就来讨论下这个话题。

1. 为什么不用 UUID

经过上篇文章的介绍，我们知道在 MySQL 中，主键索引就是聚簇索引，MySQL 表中的数据是根据主键值聚集在一起的，聚簇索引是一棵 B+Tree，这棵树中的数据是有序的。

所以，如果我们使用 UUID 字符串作为主键，那么就会导致每次数据插入的时候，都需要在 B+Tree 中寻找到适合它自己的位置，找到之后就有可能要挪动后面的节点（就像在数组中插入一条记录），挪动后面的节点，就有可能涉及到页分裂，插入效率就会降低。

另一方面，在非聚簇索引中，叶子结点保存的是主键值，主键如果是一个很长的 UUID 字符串，就会占据较大的存储空间（相对 int 而言），那么同一个叶子结点能够保存的主键值数量就会减少，进而可能会导致树变高，树变高，意味着查询的时候 IO 次数增加，查询效率降低。

基于上面的分析，我们在 MySQL 中尽量不使用 UUID 作为主键，不用 UUID，可能会有小伙伴想到，那我使用主键自增行不行？

对于上面提到的两个使用 UUID 作为主键的问题，使用主键自增显然都可以解决。主键自增，每次只需要往树的末尾添加就行了，基本上不会涉及到页分裂问题；主键自增意味着主键是数字，占用的存储空间相对来说就比较小，对非聚簇索引的影响也会小一些。

那么主键自增就是最佳方案吗？主键自增有没有一些需要注意的问题？

2. 主键自增的问题

以下内容，有一个共同的大前提，就是我们的表设置了主键自增。

一般来说，主键自增是没有什么问题的。但是，如果在高并发环境下，就会有问题了。

首先最容易想到的就是在高并发插入的时候产生的尾部热点问题，并发插入时，大家都需要去查询这个值然后计算出自己的主键值，那么主键的上界就会成为热点数据，并发插入时这里会产生锁竞争。

为了解决这个问题，我们就需要选择适合自己的 innodb_autoinc_lock_mode。

2.1 数据插入的三种形式

首先，我们在向数据表中插入数据的时候，一般来说有三种不同的形式，分别如下：

• insert into user(name) values('javaboy') 或者 replace into user(name) values('javaboy') ，这种没有嵌套子查询并且能够确定具体插入多少行的插入叫做 simple insert，不过需要注意的是 INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 不算是 simple insert。
• load data 或者 insert into user select ... from ....，这种都是批量插入，叫做 bulk insert，这种批量插入有一个特点就是插入多少条数据在一开始是未知的。
• insert into user(id,name) values(null,'javaboy'),(null,'江南一点雨')，这种也是批量插入，但是跟第二种又不太一样，这种里边包含了一些自动生成的值（本案例中的主键自增），并且能够确定一共插入多少行，这种称之为 mixed insert，对于前面第一点提到的 INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 也算是一种 mixed insert。

将数据插入分为这三类，主要是因为在主键自增的时候，锁的处理方案不同，我们继续往下看。

2.2 innodb_autoinc_lock_mode

我们可以通过控制 innodb_autoinc_lock_mode 变量的值，来控制在主键自增的时候，MySQL 锁的处理思路。

innodb_autoinc_lock_mode 变量一共有三个不同的取值：

• 0: 这个表示 traditional，在这种模式下，我们上面提到的三种不同的插入 SQL，对于自增锁的处理方案是一致的，都是在插入 SQL 语句开始的时候，获取到一个表级的 AUTO-INC 锁，然后当插入 SQL 执行完毕之后，再释放掉这把锁，这样做的好处是可以确保在批量插入的时候，自增主键是连续的。
• 1: 这个表示 consecutive，在这种模式下，对 simple insert（能够确定具体插入行数的，对应上面 1、3 两种情况）做了一些优化，由于 simple insert 插入多少行这个很好计算，于是可以一次性生成几个连续的值用在对应的插入 SQL 语句上，这样就可以提前释放掉 AUTO-INC 锁，可以减少锁等待，提高并发插入效率。
• 2: 这个表示 interleaved，这种情况下不存在 AUTO-INC 锁，来一个处理一个，批量插入的时候，就有可能出现主键虽然自增，但是不连续的问题。

从上面的介绍中小伙伴们可以看到，实际上第三种，也就是 innodb_autoinc_lock_mode 取值为 2 的情况下，并发效率是最强的，那么我们是不是就应该设置 innodb_autoinc_lock_mode=2 呢？

这得看情况。

松哥之前写过一篇文章和小伙伴们介绍 MySQL binlog 日志文件的三种格式：

• row：binlog 中记录的是具体的值而不是原始的 SQL，举一个简单例子，假设表中有一个字段是 UUID，用户执行的 SQL 是 insert into user(username,uuid) values('javaboy',uuid())，那么最终记录到 binlog 中的 SQL 是 insert into user(username,uuid) values('javaboy',‘0212cfa0-de06-11ed-a026-0242ac110004’)。
• statement：binlog 中记录的就是原始的 SQL 了，以 row 中的为例，最终 binlog 中记录的就是 insert into user(username,uuid) values('javaboy',uuid())。
• mixed：在这种模式下，MySQL 会根据具体的 SQL 语句来决定日志的形式，也就是在 statement 和 row 之间选择一种。

对于这三种不同的模式，很明显，在主从复制的时候，statement 模式可能会导致主从数据不一致，所以现在 MySQL 默认的 binlog 格式都是 row。

回到我们的问题：

• 如果 binlog 格式是 row，那么我们就可以设置 innodb_autoinc_lock_mode 的值为 2，这样就能尽最大程度保证数据并发插入的能力，同时不会发生主从数据不一致的问题。
• 如果 binlog 格式是 statement，那么我们最好设置 innodb_autoinc_lock_mode 的值为 1，这样对于 simple insert 的并发插入能力进行了提高，批量插入还是先获取 AUTO-INC 锁，等插入成功之后再释放，这样也能避免主从数据不一致，保证数据复制的安全性。
• 以上两点主要是针对 InnoDB 存储引擎，如果是 MyISAM 存储引擎，都是先获取 AUTO-INC 锁，插入完成再释放，相当于 innodb_autoinc_lock_mode 变量的取值对 MyISAM 不生效。

2.3 实践

接下来我们来通过一个简单的 SQL 来和小伙伴们演示一下 innodb_autoinc_lock_mode 不同取值对应不同结果的情况。

首先，我们可以通过如下 SQL 查看当前 innodb_autoinc_lock_mode 的取值：

可以看到，我使用的 8.0.32 这个版本目前默认值是 2。

我先把它改成 0，修改方式就是在 /etc/my.cnf 文件中添加一行 innodb_autoinc_lock_mode=0：

改完之后再重启查看，如下：

可以看到，现在就已经改过来了。

现在假设我有如下表：

CREATE TABLE `user` (
  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=100 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

这个自增是从 100 开始计的，现在假设我有如下插入 SQL：

insert into user(id,username) values(1,'javaboy'),(null,'江南一点雨'),(3,'www.javaboy.org'),(null,'lisi');

插入完成之后，我们来看查询结果：

按照我们前文的介绍，这个情况应该是可以解释的通的，我这里不再赘述。

接下来，我把 innodb_autoinc_lock_mode 取值改为 1，如下：

还是上面相同的 SQL，我们再执行一遍。执行完成之后结果也和上文相同。

但是！！！**当上面的 SQL 执行完毕之后，如果我们还想再插入数据，并且新插入的 ID 不指定值，则我们发现自动生成的 ID 值为 104。**这就是因为我们设置了 innodb_autoinc_lock_mode=1，此时，执行 simple insert 插入的时候，系统一看我要插入 4 条记录，就直接给我提前拿了 4 个 ID 出来，分别是 100、101、102 以及 103，结果该 SQL 实际上只用了两个 ID，剩下两个没用，但是下次插入还是从 104 开始了。

3. 小结

好啦，这就是关于主键自增的一个小小知识点，小伙伴们一定要根据实际情况来为 innodb_autoinc_lock_mode 属性取一个合适的值。

以上就是MySQL主键自增会遇到的坑及解决方法的详细内容，更多关于MySQL主键自增的资料请关注我们其它相关文章！