MySQL--自增列学习

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在数据库表设计中会纠结于”自然键”和”代理键”的选择，自然键在实现数据“软删除”时实现比较复杂，部分自然键因为键值过长或多列组合导致不适合作为表主键，而比较常见两种代理键为自增列(auto incremnet)和全局唯一标识列(GUID)。

使用自增列作为主键的优缺点：
1、    主键键值长度短，INT列需要4个字节，BIGINT列需要8个字节;
2、    自增主键顺序递增，在INSERT操作时”顺序”写入表;
3、    由于数据集中插入到表尾部，在高并发情况下容易造成”数据页热点”，影响插入效率;
4、    自增主键只能保证在表内数据唯一，对于分库分表场景，可能因错误操作产生相同的“唯一值”。

使用GUID列的优缺点：
1、    32位GUID字符串需要更多的存储空间来存放(具体存储长度与字符集相关)，影响主键和其他索引的查询性能。
2、    GUID可实现全局唯一，能保证在多个表之间的数据唯一性
3、    GUID将数据分散到全表，不会产生热点数据页，但会造成大量随机IO读写

在实际使用过程中，很少场景会使用GUID作为主键，大部分业务按照数据量需求使用INT或BIGINT的自增列作为主键，对于需要多表唯一的场景可以通过程序实现全局唯一的自增ID。

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MySQL在很早版本便支持自增列并在各版本中优化自增列功能，在MySQL 5.1.22版本引入轻量级互斥自增长实现机制，MySQL 5.5版本中引入change buffer特性，在MySQL 8.0版本引入自增列持久化。针对目前京东主要使用MySQL 5.5/5.6/5.7三个主版本，罗列部分使用自增列需要掌握的知识点：

知识点1：自增列数据类型选择问题
自增列除常见的TINYINT/SMALLINT/INT/BIGINT等整数数据类型外，还可以使用FLOAT等浮点数数据类型，但强烈建议不使用非整数数据类型作为自增列。
选取数据类型时:
1、    按照所需要范围值进行最小化选取，如果只需要0-20的范围值，则选择可以存放-128到127数值的TINYINT。
2、    当所需自增范围值不确定时，建议选择足够使用的数据类型，先保证数据安全再考虑操作性能，相同数据量下，使用BIGINT并不会比使用INT带来太多性能影响。京东订单号在前期设计时使用INT数据类型，当INT无法满足需求时，商城花费大量资源进行INT到BIGINT的升级改造，同时影响诸多关联系统。

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知识点2：自增列跳号问题
1、无论MySQL还是其他关系型数据库，为提高自增列的生成效率，都将生成自增值的操作设计为非事务性操作，表现为当事务回滚时，事务中生成的自增值不会被回滚。
2、当对自增表进行批量插入时(INSERT … SELECT …)，即使在单一会话下，MySQL仍不能保证两次获取到的自增ID值连续，批量插入数据量越大，产生的自增ID跳号范围越大。

自增跳号对普通业务没有太多影响，但对于像发票这类要求号码连续的业务，不能通过自增列来实现。

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知识点3：自增列持久化问题
在MySQL 5.5/5.6/5.7三个版本中，MySQL并不会将自增列分配的自增值信息固化到磁盘，当MySQL重启后，会根据自增列上当前最大值和参数auto_increment_offset来确定下一次的自增值，为快速获取自增列上最大值，MySQL要求自增列必须建有索引。如果一张自增表的数据在重启实例前被清空，实例重启后该表数据会从”1”开始自增(假设表的自增初始值定义为1)。
 
在一次亚一数据库升级过程中，某张业务表”恰好”因为业务逻辑将表中所有数据删除，重启后该表自增值从1开始生成，当该表数据流转到其他表出现数据冲突，发现问题后，我们紧急手动设置该表自增值，避免事故进一步恶化，并再后期类似操作时，重点关注此类自增表。
 
建议1：如果业务会对自增表数据进行硬删除，在服务器重启前应重点关注该自增表使用的自增值,可以通过information_schema.tables中的auto_increment列来获取。
 
PS1：在MySQL 8.0中引入自增列持久化特性，可以避免上述问题。

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知识点4：自增列初始值问题
在运维过程中，会遇到研发同事问为什么新创建的表不是从1开始自增，该问题可以从以下两个角度排查：
1、    建表语句，在使用SHOW CREATE TABLE或MySQLDump等命令导出表结构时，会包含该表当前使用的自增值，如：
 

2、    全局参数auto_increment_increment和auto_increment_offset，这两全局参数可以作用实例下所有自增表，主要应用在分库分表的场景。

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知识点5：修改数据列为自增数据列
当数据类型为数值类型且表中数据唯一时，可以将该数据列转换为自增列，修改操作会保持列中现有数据，不会重新生成新数据。

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知识点6：修改普通表为自增表
在MySQL中允许使用ALTER TABLE方式为普通表新增一个自增列，但由于ALTER操作为DDL语句，在主从复制时会将该DDL语句传递给从库执行，MySQL并不能保证相同记录在主从服务器上获得相同的自增ID，会导致主从数据差异。
模拟测试：

主库上创建表：
CREATE TABLE TB1001
(
  C1 INT
);

会话1开启事务并执行：
START TRANSACTION;
INSERT INTO TB1001(C1) SELECT 1;

会话2执行：
INSERT INTO TB1001(C1) SELECT 2;

会话1提交事务。

然后将表修改为自增表：
ALTER TABLE TB1001 ADD ID INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT;

主库数据为：
 
从库数据为：
 

原因分析：
在主库上，C1=2的数据晚于C1=1的数据被插入，但由于C1=2的数据所在事务被先提交，因此C1=2的记录先于C1=1的记录在从库上执行，因此两条记录在主库和从库上的插入顺序不同，在生成自增ID时获得到自增ID不同，最终导致数据差异。

建议：在将普通表修改为自增表时，如果表中存在数据，请勿使用ALTER TABLE的方式修改，建议新建自增临时表，然后将数据导入到该表中，再兑换表名。

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