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[導(dǎo)讀]“ 在 MySQL 中設(shè)計(jì)表的時(shí)候,MySQL 官方推薦不要使用 uuid 或者不連續(xù)不重復(fù)的雪花 id(long 形且唯一,單機(jī)遞增),而是推薦連續(xù)自增的主鍵 id,官方的推薦是 auto_increment。那么,為什么不建議采用 uuid,使用 uuid 究竟有什么壞處?

在 MySQL 中設(shè)計(jì)表的時(shí)候,MySQL 官方推薦不要使用 uuid 或者不連續(xù)不重復(fù)的雪花 id(long 形且唯一,單機(jī)遞增),而是推薦連續(xù)自增的主鍵 id,官方的推薦是 auto_increment。



那么為什么不建議采用 uuid,使用 uuid 究竟有什么壞處?本問我們從以下幾個(gè)部分來分析這個(gè)問題,探討一下內(nèi)部的原因:

  • MySQL 程序?qū)嵗?/span>

  • 使用 uuid 和自增 id 的索引結(jié)構(gòu)對比

  • 總結(jié)


MySQL 程序?qū)嵗?


要說明這個(gè)問題,我們首先來建立三張表,分別是:

  • user_auto_key

  • user_uuid

  • user_random_key


他們分別表示自動(dòng)增長的主鍵,uuid 作為主鍵,隨機(jī) key 作為主鍵,其他我們完全保持不變。


根據(jù)控制變量法,我們只把每個(gè)表的主鍵使用不同的策略生成,而其他的字段完全一樣,然后測試一下表的插入速度和查詢速度。
注:這里的隨機(jī) key 其實(shí)是指用雪花算法算出來的前后不連續(xù)不重復(fù)無規(guī)律的id:一串 18 位長度的 long 值。

id 自動(dòng)生成表:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

用戶 uuid 表:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

隨機(jī)主鍵表:
為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

光有理論不行,直接上程序,使用 Spring 的 jdbcTemplate 來實(shí)現(xiàn)增查測試。


技術(shù)框架:Spring Boot+jdbcTemplate+junit+hutool,程序的原理就是連接自己的測試數(shù)據(jù)庫,然后在相同的環(huán)境下寫入同等數(shù)量的數(shù)據(jù),來分析一下 insert 插入的時(shí)間來進(jìn)行綜合其效率。


為了做到最真實(shí)的效果,所有的數(shù)據(jù)采用隨機(jī)生成,比如名字、郵箱、地址都是隨機(jī)生成:
package com.wyq.mysqldemo; import cn.hutool.core.collection.CollectionUtil; import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyAuto; import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyRandom; import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyUUID; import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.AutoKeyTableService; import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.RandomKeyTableService; import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.UUIDKeyTableService; import com.wyq.mysqldemo.util.JdbcTemplateService; import org.junit.jupiter.api.Test; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest; import org.springframework.util.StopWatch; import java.util.List; @SpringBootTest class MysqlDemoApplicationTests { @Autowired private JdbcTemplateService?jdbcTemplateService; @Autowired private AutoKeyTableService?autoKeyTableService; @Autowired private UUIDKeyTableService?uuidKeyTableService; @Autowired private RandomKeyTableService?randomKeyTableService; @Test void testDBTime() {

????????StopWatch?stopwatch?= new StopWatch("執(zhí)行sql時(shí)間消耗"); /**
?????????*?auto_increment?key任務(wù)
?????????*/ final String?insertSql?= "INSERT?INTO?user_key_auto(user_id,user_name,sex,address,city,email,state)?VALUES(?,?,?,?,?,?,?)";

????????ListinsertData?=?autoKeyTableService.getInsertData();
????????stopwatch.start("自動(dòng)生成key表任務(wù)開始"); long start1?=?System.currentTimeMillis(); if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData))?{ boolean insertResult?=?jdbcTemplateService.insert(insertSql,?insertData, false);
????????????System.out.println(insertResult);
????????} long end1?=?System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("auto?key消耗的時(shí)間:" +?(end1?-?start1));

????????stopwatch.stop(); /**
?????????*?uudID的key
?????????*/ final String?insertSql2?= "INSERT?INTO?user_uuid(id,user_id,user_name,sex,address,city,email,state)?VALUES(?,?,?,?,?,?,?,?)";

????????ListinsertData2?=?uuidKeyTableService.getInsertData();
????????stopwatch.start("UUID的key表任務(wù)開始"); long begin?=?System.currentTimeMillis(); if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData))?{ boolean insertResult?=?jdbcTemplateService.insert(insertSql2,?insertData2, true);
????????????System.out.println(insertResult);
????????} long over?=?System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("UUID?key消耗的時(shí)間:" +?(over?-?begin));

????????stopwatch.stop(); /**
?????????*?隨機(jī)的long值key
?????????*/ final String?insertSql3?= "INSERT?INTO?user_random_key(id,user_id,user_name,sex,address,city,email,state)?VALUES(?,?,?,?,?,?,?,?)";
????????ListinsertData3?=?randomKeyTableService.getInsertData();
????????stopwatch.start("隨機(jī)的long值key表任務(wù)開始");
????????Long?start?=?System.currentTimeMillis(); if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData))?{ boolean insertResult?=?jdbcTemplateService.insert(insertSql3,?insertData3, true);
????????????System.out.println(insertResult);
????????}
????????Long?end?=?System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("隨機(jī)key任務(wù)消耗時(shí)間:" +?(end?-?start));
????????stopwatch.stop();


????????String?result?=?stopwatch.prettyPrint();
????????System.out.println(result);
????}


程序?qū)懭虢Y(jié)果


user_key_auto 寫入結(jié)果:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

user_random_key 寫入結(jié)果:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

user_uuid 表寫入結(jié)果:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

效率測試結(jié)果


為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

在已有數(shù)據(jù)量為 130W 的時(shí)候:我們再來測試一下插入 10w 數(shù)據(jù),看看會(huì)有什么結(jié)果:

為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

可以看出在數(shù)據(jù)量 100W 左右的時(shí)候,uuid 的插入效率墊底,并且在后序增加了 130W 的數(shù)據(jù),uuid 的時(shí)間又直線下降。


時(shí)間占用量總體可以打出的效率排名為:auto_key>random_key>uuid。


uuid 的效率最低,在數(shù)據(jù)量較大的情況下,效率直線下滑。那么為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢?帶著疑問,我們來探討一下這個(gè)問題:


使用 uuid 和自增 id 的索引結(jié)構(gòu)對比


使用自增 id 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)


為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

自增的主鍵的值是順序的,所以 InnoDB 把每一條記錄都存儲(chǔ)在一條記錄的后面。


當(dāng)達(dá)到頁面的最大填充因子時(shí)候(InnoDB 默認(rèn)的最大填充因子是頁大小的 15/16,會(huì)留出 1/16 的空間留作以后的修改)。


下一條記錄就會(huì)寫入新的頁中,一旦數(shù)據(jù)按照這種順序的方式加載,主鍵頁就會(huì)近乎于順序的記錄填滿,提升了頁面的最大填充率,不會(huì)有頁的浪費(fèi)。


新插入的行一定會(huì)在原有的最大數(shù)據(jù)行下一行,MySQL 定位和尋址很快,不會(huì)為計(jì)算新行的位置而做出額外的消耗。


減少了頁分裂和碎片的產(chǎn)生。


使用 uuid 的索引內(nèi)部結(jié)構(gòu)


為啥不能用uuid做MySQL的主鍵?

因?yàn)?uuid 相對順序的自增 id 來說是毫無規(guī)律可言的,新行的值不一定要比之前的主鍵的值要大,所以 innodb 無法做到總是把新行插入到索引的最后,而是需要為新行尋找新的合適的位置從而來分配新的空間。


這個(gè)過程需要做很多額外的操作,數(shù)據(jù)的毫無順序會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)分布散亂,將會(huì)導(dǎo)致以下的問題:
寫入的目標(biāo)頁很可能已經(jīng)刷新到磁盤上并且從緩存上移除,或者還沒有被加載到緩存中,innodb 在插入之前不得不先找到并從磁盤讀取目標(biāo)頁到內(nèi)存中,這將導(dǎo)致大量的隨機(jī) IO。
因?yàn)閷懭胧莵y序的,innodb 不得不頻繁的做頁分裂操作,以便為新的行分配空間,頁分裂導(dǎo)致移動(dòng)大量的數(shù)據(jù),一次插入最少需要修改三個(gè)頁以上。
由于頻繁的頁分裂,頁會(huì)變得稀疏并被不規(guī)則的填充,最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)會(huì)有碎片。


在把隨機(jī)值(uuid 和雪花 id)載入到聚簇索引(InnoDB 默認(rèn)的索引類型)以后,有時(shí)候會(huì)需要做一次 OPTIMEIZE TABLE 來重建表并優(yōu)化頁的填充,這將又需要一定的時(shí)間消耗。


結(jié)論:使用 InnoDB 應(yīng)該盡可能的按主鍵的自增順序插入,并且盡可能使用單調(diào)的增加的聚簇鍵的值來插入新行。

使用自增 id 的缺點(diǎn)


那么使用自增的 id 就完全沒有壞處了嗎?并不是,自增 id 也會(huì)存在以下幾點(diǎn)問題:


別人一旦爬取你的數(shù)據(jù)庫,就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫的自增 id 獲取到你的業(yè)務(wù)增長信息,很容易分析出你的經(jīng)營情況。


對于高并發(fā)的負(fù)載,InnoDB 在按主鍵進(jìn)行插入的時(shí)候會(huì)造成明顯的鎖爭用,主鍵的上界會(huì)成為爭搶的熱點(diǎn),因?yàn)樗械牟迦攵及l(fā)生在這里,并發(fā)插入會(huì)導(dǎo)致間隙鎖競爭。


Auto_Increment 鎖機(jī)制會(huì)造成自增鎖的搶奪,有一定的性能損失。


附:Auto_increment的鎖爭搶問題,如果要改善需要調(diào)優(yōu) innodb_autoinc_lock_mode 的配置。


總結(jié)


本篇博客首先從開篇的提出問題,建表到使用 jdbcTemplate 去測試不同 id 的生成策略在大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)插入表現(xiàn),然后分析了 id 的機(jī)制不同在 MySQL 的索引結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點(diǎn),深入的解釋了為何 uuid 和隨機(jī)不重復(fù) id 在數(shù)據(jù)插入中的性能損耗,詳細(xì)的解釋了這個(gè)問題。


在實(shí)際的開發(fā)中還是根據(jù) MySQL 的官方推薦最好使用自增 id,MySQL 博大精深,內(nèi)部還有很多值得優(yōu)化的點(diǎn)需要我們學(xué)習(xí)。

作者:Yrion

出處:cnblogs.com/wyq178/p/12548864.html


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