为什么MySQL不推荐使用 UUID 或者雪花id作为主键
为什么MySQL不推荐使用 UUID 或者雪花id作为主键
Diebug
在mysql中设计表的时候,mysql官方推荐不要使用uuid或者不连续不重复的雪花id(long形且唯一),而是推荐连续自增的主键id,官方的推荐是auto_increment,那么为什么不建议采用uuid,使用uuid究竟有什么坏处？我们就来分析这个问题,探讨一下内部的原因。
MySQL 和程序实例
要说明这个问题,我们首先来建立三张表,分别是user_auto_key,user_uuid,user_random_key,分别表示自动增长的主键,uuid作为主键,随机
key
作为主键,其它我们完全保持不变.根据控制变量法,我们只把每个表的主键使用不同的策略生成,而其他的字段完全一样，然后测试一下表的插入速度和查询速度：
注：这里的随机
key其实是指用雪花算法算出来的前后不连续不重复无规律的id:一串 18 位长度的long值
id 自动生成表：``` CREATE TABLE user_key_auto (
user_id int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
user_name varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
sex int NOT NULL,
address varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
city varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
email varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
state int NOT NULL DEFAULT ‘0’,
PRIMARY KEY (user_id) USING BTREE,
KEY user_name_key (user_name) USING
BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2520001 DEFAULT CHARSET=utf8mb4
COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT=‘id 自动生成表’;
用户 UUID 表： CREATE TABLE user_uuid (
user_id varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL,
user_name varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
sex int NOT NULL,
address varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
city varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
email varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
state int NOT NULL DEFAULT ‘0’,
PRIMARY KEY (user_id) USING BTREE,
KEY user_name_key (user_name) USING
BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT=‘用户 UUID 表’;
CREATE DEFINER=root@% TRIGGER
id_trigger BEFORE INSERT ON user_uuid FOR EACH
ROW BEGIN
SET new.user_id=UUID();END; 随机主键表： CREATE TABLE
user_random_key (
user_id bigint NOT NULL,
user_name varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
sex int NOT NULL,
address varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
city varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
email varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE
utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT ’’,
state int NOT NULL DEFAULT ‘0’,
PRIMARY KEY (user_id) USING BTREE,
KEY user_name_key (user_name) USING
BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT=‘随机主键表’;
###### 测试代码
技术框架：`springboot`+`Mybatis`+`druid`,程序的原理就是连接自己的测试数据库,然后在相同的环境下写入同等数量的数据，来分析一下`insert`插入的时间来进行综合其效率，为了做到最真实的效果,所有的数据采用随机生成，比如名字、邮箱、地址都是随机生成，程序已上传自`github`,地址在文底。
###### 程序写入结果
**user\_key\_auto** 写入结果：  **user\_random\_key** 写入结果：  **user\_uuid** 写入结果： 
###### 效率测试结果
 在已有数据量为`130W`的时候：我们再来测试一下插入`10w`数据，看看会有什么结果：  可以看出在数据量`100W`左右的时候,`uuid`的插入效率垫底，并且在后序增加了`130W`的数据，`uudi`的时间又直线下降。时间占用量总体可以打出的效率排名为：`auto_key`\>`random_key`\>`uuid`,`uuid`的效率最低，在数据量较大的情况下，效率直线下滑。那么为什么会出现这样的现象呢？带着疑问,我们来探讨一下这个问题：
###### 使用`uuid`和自增`id`的索引结构对比
**使用自增 id 的内部结构**  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
**使用 uuid 的索引内部结构**  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 **使用自增 id 的缺点** 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
###### 总结
从开篇的提出问题,建表到使用`mybatis`+`druid`去测试不同`id`的生成策略在大数据量的数据插入表现，然后分析了`id`的机制不同在`mysql`的索引结构以及优缺点，深入的解释了为何`uuid`和随机不重复`id`在数据插入中的性能损耗，详细的解释了这个问题。在实际的开发中还是根据`mysql`的官方推荐最好使用自增`id`，`mysql`博大精深，内部还有很多值得优化的点需要我们学习。 [源码](https://github.com/daoklab/test/tree/main/db-id "源码")
