自增 ID 与 UUID

自增ID在InnoDB中能提高页面填充率,减少IO和碎片,但可能导致业务信息泄露和并发锁竞争;UUID虽然避免顺序写入问题,但引入更多随机IO和碎片。优化自增ID需注意并发插入的锁竞争。

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自增的主键的值是顺序的,所以 InnoDB 把每一条记录都存储在一条记录的后面。当达到页面的最大填充因子时候(InnoDB 默认的最大填充因子是页大小的 15/16,会留出 1/16 的空间留作以后的修改)

  1. 下一条记录就会写入新的页中,一旦数据按照这种顺序的方式加载,主键页就会近乎于顺序的记录填满,提升了页面的最大填充率,不会有页的浪费

  2. 新插入的行一定会在原有的最大数据行下一行,MySQL 定位和寻址很快,不会为计算新行的位置而做出额外的消耗

  3. 减少了页分裂和碎片的产生

因为 UUID 相对顺序的自增 ID 来说是毫无规律可言的,新行的值不一定要比之前的主键的值要大,所以 InnoDB 无法做到总是把新行插入到索引的最后,而是需要为新行寻找新的合适的位置从而来分配新的空间。

这个过程需要做很多额外的操作,数据的毫无顺序会导致数据分布散乱,将会导致以下的问题:

  1. 写入的目标页很可能已经刷新到磁盘上并且从缓存上移除,或者还没有被加载到缓存中,InnoDB 在插入之前不得不先找到并从磁盘读取目标页到内存中,这将导致大量的随机 IO

  2. 因为写入是乱序的,InnoDB 不得不频繁的做页分裂操作,以便为新的行分配空间,页分裂导致移动大量的数据,一次插入最少需要修改三个页以上

  3. 由于频繁的页分裂,页会变得稀疏并被不规则的填充,最终会导致数据会有碎片

在把随机值(UUID 和雪花 ID)载入到聚簇索引(InnoDB 默认的索引类型)以后,有时候会需要做一次 OPTIMEIZE TABLE 来重建表并优化页的填充,这将又需要一定的时间消耗。

结论:使用 InnoDB 应该尽可能的按主键的自增顺序插入,并且尽可能使用单调的增加的聚簇键的值来插入新行

那么使用自增的id就完全没有坏处了吗?并不是,自增 ID 也会存在以下几点问题:

  1. 别人一旦爬取你的数据库,就可以根据数据库的自增 ID 获取到你的业务增长信息,很容易分析出你的经营情况

  2. 对于高并发的负载,InnoDB 在按主键进行插入的时候会造成明显的锁争用,主键的上界会成为争抢的热点,因为所有的插入都发生在这里,并发插入会导致间隙锁竞争

  3. Auto_Increment 锁机制会造成自增锁的抢夺,有一定的性能损失

附:Auto_Increment 的锁争抢问题,如果要改善需要调优 innodb_autoinc_lock_mode 的配置

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