INNODB自增主鍵的一些問題

背景：

      自增長是一個很常見的資料屬性，在MySQL中大家都很願意讓自增長屬性的字段當一個主鍵。特别是InnoDB，因為InnoDB的聚集索引的特性，使用自增長屬性的字段當主鍵性能更好，這裡要說明下自增主鍵需要注意的幾個事項。

問題一：表鎖

      在MySQL5.1.22之前，InnoDB自增值是通過其本身的自增長計數器來擷取值，該實作方式是通過表鎖機制來完成的（AUTO-INC LOCKING）。鎖不是在每次事務完成後釋放，而是在完成對自增長值插入的SQL語句後釋放，要等待其釋放才能進行後續操作。比如說當表裡有一個auto_increment字段的時候，innoDB會在記憶體裡儲存一個計數器用來記錄auto_increment的值，當插入一個新行資料時，就會用一個表鎖來鎖住這個計數器，直到插入結束。如果大量的并發插入，表鎖會引起SQL堵塞。

      在5.1.22之後，InnoDB為了解決自增主鍵鎖表的問題，引入了參數innodb_autoinc_lock_mode，該實作方式是通過輕量級互斥量的增長機制完成的。它是專門用來在使用auto_increment的情況下調整鎖政策的，目前有三種選擇：

插入類型說明：

INSERT-LIKE：指所有的插入語句，比如 INSERT、REPLACE、INSERT…SELECT、REPLACE…SELECT,LOAD DATA等
Simple inserts：指在插入前就能确定插入行數的語句，包括INSERT、REPLACE，不包含INSERT…ON DUPLICATE KEY UPDATE這類語句。
Bulk inserts：指在插入前不能确定得到插入行的語句。如INSERT…SELECT,REPLACE…SELECT,LOAD DATA.
Mixed-mode inserts:指其中一部分是自增長的，有一部分是确定的。      

0：通過表鎖的方式進行，也就是所有類型的insert都用AUTO-inc locking。

1：預設值，對于simple insert 自增長值的産生使用互斥量對記憶體中的計數器進行累加操作，對于bulk insert 則還是使用表鎖的方式進行。

2：對所有的insert-like 自增長值的産生使用互斥量機制完成，性能最高，并發插入可能導緻自增值不連續，可能會導緻Statement 的 Replication 出現不一緻，使用該模式，需要用 Row Replication的模式。

      在mysql5.1.22之前，mysql的INSERT-LIKE語句會在執行整個語句的過程中使用一個AUTO-INC鎖将表鎖住，直到整個語句結束（而不是事務結束）。是以在使用INSERT…SELECT、INSERT…values(…),values(…)時，LOAD DATA等耗費時間較長的操作時，會将整個表鎖住，而阻塞其他的insert-like,update等語句。推薦使用程式将這些語句分成多條語句，一一插入，減少單一時間的鎖表時間。

解決：

通過參數innodb_autoinc_lock_mode =1/2解決，并用simple inserts 模式插入。

問題二：自增主鍵不連續

5.1.22後 預設：innodb_autoinc_lock_mode = 1

直接通過分析語句，獲得要插入的數量，然後一次性配置設定足夠的auto_increment

id，隻會将整個配置設定的過程鎖住。

root@localhost : test 04:23:28>show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode';
+--------------------------+-------+
| Variable_name            | Value |
+--------------------------+-------+
| innodb_autoinc_lock_mode | 1     |
+--------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

root@localhost : test 04:23:31>create table tmp_auto_inc(id int auto_increment primary key,talkid int)engine = innodb default charset gbk;
Query OK, 0 rows affected (0.16 sec)

root@localhost : test 04:23:35>insert into tmp_auto_inc(talkid) select talkId from talk_dialog limit 10;
Query OK, 10 rows affected (0.00 sec)
Records: 10  Duplicates: 0  Warnings: 0

root@localhost : test 04:23:39>show create table tmp_auto_inc\G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: tmp_auto_inc
Create Table: CREATE TABLE `tmp_auto_inc` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `talkid` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=16 DEFAULT CHARSET=gbk
1 row in set (0.00 sec)      

插入10條記錄，但表的AUTO_INCREMENT=16，再插入一條的時候，表的自增id已經是不連續了。

原因：

      參數innodb_autoinc_lock_mode = 1時，每次會“預申請”多餘的id(handler.cc:compute_next_insert_id)，而insert執行完成後，會特别将這些預留的id空出，就是特意将預申請後的目前最大id回寫到表中(dict0dict.c:dict_table_autoinc_update_if_greater)。

      這個預留的政策是“不夠時多申請幾個”， 實際執行中是分步申請。至于申請幾個，是由當時“已經插入了幾條資料N”決定的。當auto_increment_offset＝1時，預申請的個數是 N-1。

      是以會發現：插入隻有1行時，你看不到這個現象，并不預申請。而當有N>1行時，則需要。多申請的數目為N-1，是以執行後的自增值為：1+N+(N-1)。測試中為10行，則：1+10+9 =20，和 16不一緻？原因是：當插入8行的時候，表的AUTO_INCREMENT已經是16了，是以插入10行時，id已經在第8行時預留了，是以直接使用，自增值仍為16。是以當插入8行的時候，多申請了7個id，即：9，10，11，12，13，14，15。按照例子中的方法插入8~15行，表的AUTO_INCREMENT始終是16

驗證：

插入16行：猜測 預申請的id：1+16+（16-1）= 32，即：AUTO_INCREMENT=32

root@localhost : test 04:55:45>create table tmp_auto_inc(id int auto_increment primary key,talkid int)engine = innodb default charset gbk;
Query OK, 0 rows affected (0.17 sec)

root@localhost : test 04:55:48>insert into tmp_auto_inc(talkid) select talkId from sns_talk_dialog limit 16;
Query OK, 16 rows affected (0.00 sec)
Records: 16  Duplicates: 0  Warnings: 0

root@localhost : test 04:55:50>show create table tmp_auto_inc\G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: tmp_auto_inc
Create Table: CREATE TABLE `tmp_auto_inc` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `talkid` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=32 DEFAULT CHARSET=gbk
1 row in set (0.00 sec)      

和猜測的一樣，自增id到了32。是以當插入16行的時候，多申請了17,18,19...,31 。

是以導緻ID不連續的原因是因為innodb_autoinc_lock_mode = 1時，會多申請id。好處是：一次性配置設定足夠的auto_increment id，隻會将整個配置設定的過程鎖住。

5.1.22前 預設：innodb_autoinc_lock_mode = 0

root@localhost : test 04:25:12>show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode';
+--------------------------+-------+
| Variable_name            | Value |
+--------------------------+-------+
| innodb_autoinc_lock_mode | 0     |
+--------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

root@localhost : test 04:25:15>create table tmp_auto_inc(id int auto_increment primary key,talkid int)engine = innodb default charset gbk;
Query OK, 0 rows affected (0.17 sec)

root@localhost : test 04:25:17>insert into tmp_auto_inc(talkid) select talkId from talk_dialog limit 10;
Query OK, 10 rows affected (0.00 sec)
Records: 10  Duplicates: 0  Warnings: 0

root@localhost : test 04:25:21>show create table tmp_auto_inc\G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: tmp_auto_inc
Create Table: CREATE TABLE `tmp_auto_inc` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `talkid` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=gbk
1 row in set (0.00 sec)      

插入10條記錄，但表的AUTO_INCREMENT=11，再插入一條的時候，表的自增id還是連續的。

innodb_autoinc_lock_mode = 2 和 innodb_autoinc_lock_mode = 1 的測試情況一樣。但該模式下是來一個配置設定一個，而不會鎖表，隻會鎖住配置設定id的過程，和1的差別在于，不會預配置設定多個，這種方式并發性最高。但是在replication中當binlog_format為statement-based時存在問題

盡量讓主鍵ID沒有業務意義，或則使用simple inserts模式插入。

結論：

當innodb_autoinc_lock_mode為0時候， 自增id都會連續，但是會出現表鎖的情況，解決該問題可以把innodb_autoinc_lock_mode 設定為1，甚至是2。會提高性能，但是會在一定的條件下導緻自增id不連續。

總結：

通過上面2個問題的說明，自增主鍵會産生表鎖，進而引發問題；自增主鍵有業務意義，不連續的主鍵導緻主從主鍵不一緻到出現問題。對于simple inserts 的插入類型，上面的問題都不會出現。對于Bulk inserts的插入類型，會出現上述的問題。

更多資訊：

http://dinglin.iteye.com/blog/1279536

http://hi.baidu.com/thinkinginlamp/item/a0320c82233c6c2a100ef3d0

http://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/innodb-auto-increment-handling.html 

http://blog.chinaunix.net/uid-9950859-id-181376.html

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萬物之中,希望至美

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