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          MySQL為啥不能用uuid做主鍵?!

          共 5719字,需瀏覽 12分鐘

           ·

          2020-09-24 07:17

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          SQL專欄

          SQL基礎知識匯總

          SQL高級知識匯總


          前言

          在mysql中設計表的時候,mysql官方推薦不要使用uuid或者不連續(xù)不重復的雪花id(long形且唯一,單機遞增),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?
          本篇博客我們就來分析這個問題,探討一下內部的原因。
          本篇博客的目錄
          • mysql程序實例

          • 使用uuid和自增id的索引結構對比

          • 總結


          一、mysql和程序實例

          1.1.要說明這個問題,我們首先來建立三張表

          分別是user_auto_key,user_uuid,user_random_key,分別表示自動增長的主鍵,uuid作為主鍵,隨機key作為主鍵,其它我們完全保持不變.
          根據控制變量法,我們只把每個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key其實是指用雪花算法算出來的前后不連續(xù)不重復無規(guī)律的id:一串18位長度的long值
          id自動生成表:
          用戶uuid表
          隨機主鍵表:

          1.2.光有理論不行,直接上程序,使用spring的jdbcTemplate來實現(xiàn)增查測試:

          技術框架:springboot+jdbcTemplate+junit+hutool,程序的原理就是連接自己的測試數據庫,然后在相同的環(huán)境下寫入同等數量的數據,來分析一下insert插入的時間來進行綜合其效率,為了做到最真實的效果,所有的數據采用隨機生成,比如名字、郵箱、地址都是隨機生成。
          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時間消耗");


          ????????/**
          ?????????*?auto_increment?key任務
          ?????????*/

          ????????final?String?insertSql?=?"INSERT?INTO?user_key_auto(user_id,user_name,sex,address,city,email,state)?VALUES(?,?,?,?,?,?,?)";

          ????????List?insertData?=?autoKeyTableService.getInsertData();
          ????????stopwatch.start("自動生成key表任務開始");
          ????????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(?,?,?,?,?,?,?,?)";

          ????????List?insertData2?=?uuidKeyTableService.getInsertData();
          ????????stopwatch.start("UUID的key表任務開始");
          ????????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消耗的時間:"?+?(over?-?begin));

          ????????stopwatch.stop();


          ????????/**
          ?????????*?隨機的long值key
          ?????????*/

          ????????final?String?insertSql3?=?"INSERT?INTO?user_random_key(id,user_id,user_name,sex,address,city,email,state)?VALUES(?,?,?,?,?,?,?,?)";
          ????????List?insertData3?=?randomKeyTableService.getInsertData();
          ????????stopwatch.start("隨機的long值key表任務開始");
          ????????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key任務消耗時間:"?+?(end?-?start));
          ????????stopwatch.stop();


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

          1.3.程序寫入結果

          user_key_auto寫入結果:
          user_random_key寫入結果:
          user_uuid表寫入結果:

          1.4.效率測試結果

          在已有數據量為130W的時候:我們再來測試一下插入10w數據,看看會有什么結果:
          可以看出在數據量100W左右的時候,uuid的插入效率墊底,并且在后序增加了130W的數據,uudi的時間又直線下降。
          時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,在數據量較大的情況下,效率直線下滑。那么為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢?帶著疑問,我們來探討一下這個問題:


          二、使用uuid和自增id的索引結構對比

          2.1.使用自增id的內部結構

          自增的主鍵的值是順序的,所以Innodb把每一條記錄都存儲在一條記錄的后面。當達到頁面的最大填充因子時候(innodb默認的最大填充因子是頁大小的15/16,會留出1/16的空間留作以后的 ? ? 修改):
          ①下一條記錄就會寫入新的頁中,一旦數據按照這種順序的方式加載,主鍵頁就會近乎于順序的記錄填滿,提升了頁面的最大填充率,不會有頁的浪費
          ②新插入的行一定會在原有的最大數據行下一行,mysql定位和尋址很快,不會為計算新行的位置而做出額外的消耗
          ③減少了頁分裂和碎片的產生

          2.2.使用uuid的索引內部結構

          因為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。
          這個過程需要做很多額外的操作,數據的毫無順序會導致數據分布散亂,將會導致以下的問題:
          ①寫入的目標頁很可能已經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頁到內存中,這將導致大量的隨機IO
          ②因為寫入是亂序的,innodb不得不頻繁的做頁分裂操作,以便為新的行分配空間,頁分裂導致移動大量的數據,一次插入最少需要修改三個頁以上
          ③由于頻繁的頁分裂,頁會變得稀疏并被不規(guī)則的填充,最終會導致數據會有碎片
          在把隨機值(uuid和雪花id)載入到聚簇索引(innodb默認的索引類型)以后,有時候會需要做一次OPTIMEIZE TABLE來重建表并優(yōu)化頁的填充,這將又需要一定的時間消耗。
          結論:使用innodb應該盡可能的按主鍵的自增順序插入,并且盡可能使用單調的增加的聚簇鍵的值來插入新行

          2.3.使用自增id的缺點

          那么使用自增的id就完全沒有壞處了嗎?并不是,自增id也會存在以下幾點問題:
          ①別人一旦爬取你的數據庫,就可以根據數據庫的自增id獲取到你的業(yè)務增長信息,很容易分析出你的經營情況
          ②對于高并發(fā)的負載,innodb在按主鍵進行插入的時候會造成明顯的鎖爭用,主鍵的上界會成為爭搶的熱點,因為所有的插入都發(fā)生在這里,并發(fā)插入會導致間隙鎖競爭
          ③Auto_Increment鎖機制會造成自增鎖的搶奪,有一定的性能損失
          附:Auto_increment的鎖爭搶問題,如果要改善需要調優(yōu)innodb_autoinc_lock_mode的配置


          三、總結

          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的生成策略在大數據量的數據插入表現(xiàn),然后分析了id的機制不同在mysql的索引結構以及優(yōu)缺點,深入的解釋了為何uuid和隨機不重復id在數據插入中的性能損耗,詳細的解釋了這個問題。
          在實際的開發(fā)中還是根據mysql的官方推薦最好使用自增id,mysql博大精深,內部還有很多值得優(yōu)化的點需要我們學習。

          來自:博客園(作者:Yrion)

          鏈接:

          https://www.cnblogs.com/wyq178/p/12548864.html


          ——End——

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