在使用InnoDB存儲引擎時，如果沒有特別的需要蛮穿，請永遠(yuǎn)使用一個與業(yè)務(wù)無關(guān)的自增字段作為主鍵庶骄，除非高并發(fā)寫入操作可能需要衡量自增主鍵或有業(yè)務(wù)安全性要求，后面會講践磅。

經(jīng)常看到有帖子或博客討論主鍵選擇問題灸异，有人建議使用業(yè)務(wù)無關(guān)的自增主鍵府适，有人覺得沒有必要羔飞，完全可以使用如學(xué)號或身份證號這種唯一字段作為主鍵。不論支持哪種論點(diǎn)檐春，大多數(shù)論據(jù)都是業(yè)務(wù)層面的逻淌。如果從數(shù)據(jù)庫索引優(yōu)化角度看，使用InnoDB引擎而不使用自增主鍵絕對是一個糟糕的主意疟暖。下面從各個方面來討論一下卡儒。

一、首先不管主鍵策略是什么俐巴，這兩點(diǎn)都是必須遵守的骨望。

1. 主鍵不可修改

對于數(shù)據(jù)庫來說，主鍵其實(shí)是可以修改的欣舵，只要不和其他主鍵沖突就可以擎鸠。但是，對于應(yīng)用來說缘圈，如果一條記錄要修改主鍵劣光，那就會出大問題。

因?yàn)橹麈I的第二個作用是讓其他表的外鍵引用自己糟把，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)系結(jié)構(gòu)绢涡。一旦某個表的主鍵發(fā)生了變化，就會導(dǎo)致所有引用了該表的數(shù)據(jù)必須全部修改外鍵遣疯。很多Web應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫并不是強(qiáng)約束（僅僅引用主鍵但并沒有設(shè)置外鍵約束）垂寥，修改主鍵會導(dǎo)致數(shù)據(jù)完整性直接被破壞。

2. 業(yè)務(wù)字段不可用于主鍵

所有涉及到業(yè)務(wù)的字段另锋，無論它看上去是否唯一滞项，都決不能用作主鍵。例如夭坪，用戶表的Email字段是唯一的文判，但是，如果用它作主鍵室梅，就會導(dǎo)致其他表到處引用Email字段戏仓，從而泄露用戶信息。

此外亡鼠，修改Email實(shí)際上是一個業(yè)務(wù)操作赏殃，這個操作就直接違反了上一條原則。

那么间涵，主鍵應(yīng)該使用哪個字段呢仁热？

主鍵必須使用單獨(dú)的，完全沒有業(yè)務(wù)含義的字段勾哩，也就是主鍵本身除了唯一標(biāo)識和不可修改這兩個責(zé)任外抗蠢，主鍵沒有任何業(yè)務(wù)含義举哟。

類似的，看上去唯一的用戶名迅矛、身份證號等妨猩，也不能用作主鍵。對這些唯一字段秽褒，應(yīng)該加上unique索引約束壶硅。

二、主鍵應(yīng)該用什么類型销斟？

上面說了庐椒，不考慮業(yè)務(wù)，從數(shù)據(jù)庫索引優(yōu)化角度看票堵，使用InnoDB引擎而不使用自增主鍵絕對是一個糟糕的主意扼睬。

下面先簡單說說MySQL索引實(shí)現(xiàn)。在MySQL中悴势，索引屬于存儲引擎級別的概念窗宇，不同存儲引擎對索引的實(shí)現(xiàn)方式是不同的，本文主要討論MyISAM和InnoDB兩個存儲引擎的索引實(shí)現(xiàn)方式特纤。

2.1 MyISAM存儲引擎

MyISAM引擎使用B+Tree作為索引結(jié)構(gòu)军俊，葉節(jié)點(diǎn)的data域存放的是數(shù)據(jù)記錄的地址。下圖是MyISAM索引的原理圖：

這里設(shè)表一共有三列捧存，假設(shè)我們以Col1為主鍵粪躬，則上圖是一個MyISAM表的主索引（Primary key）示意∥粞ǎ可以看出MyISAM的索引文件僅僅保存數(shù)據(jù)記錄的地址镰官。在MyISAM中，主索引和輔助索引（Secondary key）在結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別吗货，只是主索引要求key是唯一的泳唠，而輔助索引的key可以重復(fù)。如果我們在Col2上建立一個輔助索引宙搬，則此索引的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

同樣也是一顆B+Tree笨腥，data域保存數(shù)據(jù)記錄的地址。因此勇垛，MyISAM中索引檢索的算法為首先按照B+Tree搜索算法搜索索引脖母，如果指定的Key存在，則取出其data域的值闲孤，然后以data域的值為地址谆级，讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄。

MyISAM的索引方式也叫做“非聚集”的，之所以這么稱呼是為了與InnoDB的聚集索引區(qū)分哨苛。

2.2 InnoDB存儲引擎

雖然InnoDB也使用B+Tree作為索引結(jié)構(gòu)鸽凶，但具體實(shí)現(xiàn)方式卻與MyISAM截然不同币砂。

第一個重大區(qū)別是InnoDB的數(shù)據(jù)文件本身就是索引文件建峭。從上文知道，MyISAM索引文件和數(shù)據(jù)文件是分離的决摧，索引文件僅保存數(shù)據(jù)記錄的地址亿蒸。而在InnoDB中，表數(shù)據(jù)文件本身就是按B+Tree組織的一個索引結(jié)構(gòu)掌桩，這棵樹的葉節(jié)點(diǎn)data域保存了完整的數(shù)據(jù)記錄边锁。這個索引的key是數(shù)據(jù)表的主鍵，因此InnoDB表數(shù)據(jù)文件本身就是主索引波岛。

是InnoDB主索引（同時也是數(shù)據(jù)文件）的示意圖茅坛，可以看到葉節(jié)點(diǎn)包含了完整的數(shù)據(jù)記錄。這種索引叫做聚集索引则拷。因?yàn)镮nnoDB的數(shù)據(jù)文件本身要按主鍵聚集贡蓖，所以InnoDB要求表必須有主鍵（MyISAM可以沒有），如果沒有顯式指定煌茬，則MySQL系統(tǒng)會自動選擇一個可以唯一標(biāo)識數(shù)據(jù)記錄的列作為主鍵斥铺，如果不存在這種列，則MySQL自動為InnoDB表生成一個隱含字段作為主鍵坛善，這個字段長度為6個字節(jié)晾蜘，類型為長整形。

第二個與MyISAM索引的不同是InnoDB的輔助索引data域存儲相應(yīng)記錄主鍵的值而不是地址眠屎。換句話說剔交，InnoDB的所有輔助索引都引用主鍵作為data域。例如改衩，下圖為定義在Col3上的一個輔助索引：

這里以英文字符的ASCII碼作為比較準(zhǔn)則岖常。聚集索引這種實(shí)現(xiàn)方式使得按主鍵的搜索十分高效，但是輔助索引搜索需要檢索兩遍索引：首先檢索輔助索引獲得主鍵燎字，然后用主鍵到主索引中檢索獲得記錄腥椒。

了解不同存儲引擎的索引實(shí)現(xiàn)方式對于正確使用和優(yōu)化索引都非常有幫助，例如知道了InnoDB的索引實(shí)現(xiàn)后候衍，就很容易明白為什么不建議使用過長的字段作為主鍵笼蛛，因?yàn)樗休o助索引都引用主索引，過長的主索引會令輔助索引變得過大蛉鹿。再例如滨砍，用非單調(diào)的字段作為主鍵在InnoDB中不是個好主意，因?yàn)镮nnoDB數(shù)據(jù)文件本身是一顆B+Tree，非單調(diào)的主鍵會造成在插入新記錄時數(shù)據(jù)文件為了維持B+Tree的特性而頻繁的分裂調(diào)整惋戏，十分低效领追，而使用自增字段作為主鍵則是一個很好的選擇。

2.3 InnoDB自增主鍵

上文討論過InnoDB的索引實(shí)現(xiàn)响逢，InnoDB使用聚集索引绒窑，數(shù)據(jù)記錄本身被存于主索引（一顆B+Tree）的葉子節(jié)點(diǎn)上。這就要求同一個葉子節(jié)點(diǎn)內(nèi)（大小為一個內(nèi)存頁或磁盤頁）的各條數(shù)據(jù)記錄按主鍵順序存放舔亭，因此每當(dāng)有一條新的記錄插入時些膨，MySQL會根據(jù)其主鍵將其插入適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)和位置，如果頁面達(dá)到裝載因子（InnoDB默認(rèn)為15/16）钦铺，則開辟一個新的頁（節(jié)點(diǎn)）订雾。

如果表使用自增主鍵，那么每次插入新的記錄矛洞，記錄就會順序添加到當(dāng)前索引節(jié)點(diǎn)的后續(xù)位置洼哎，當(dāng)一頁寫滿，就會自動開辟一個新的頁沼本。如下圖所示：

這樣就會形成一個緊湊的索引結(jié)構(gòu)噩峦，近似順序填滿。由于每次插入時也不需要移動已有數(shù)據(jù)擅威，因此效率很高壕探，也不會增加很多開銷在維護(hù)索引上。

如果使用非自增主鍵（如果身份證號或?qū)W號等）郊丛，由于每次插入主鍵的值近似于隨機(jī)李请，因此每次新紀(jì)錄都要被插到現(xiàn)有索引頁得中間某個位置：

此時MySQL不得不為了將新記錄插到合適位置而移動數(shù)據(jù)，甚至目標(biāo)頁面可能已經(jīng)被回寫到磁盤上而從緩存中清掉厉熟，此時又要從磁盤上讀回來导盅，這增加了很多開銷，同時頻繁的移動揍瑟、分頁操作造成了大量的碎片白翻，得到了不夠緊湊的索引結(jié)構(gòu)，后續(xù)不得不通過OPTIMIZE TABLE來重建表并優(yōu)化填充頁面绢片。

因此滤馍，只要可以，請盡量在InnoDB上采用自增字段做主鍵底循。

三巢株、主鍵自增帶來的劣勢是什么？

3.1 自增鎖

對于高并發(fā)工作負(fù)載熙涤，在InnoDB中按主鍵順序插入可能會造成明顯的爭用阁苞。主鍵上界會成為”熱點(diǎn)”困檩，因?yàn)樗械牟迦攵及l(fā)生在這里，所以并發(fā)插入可能導(dǎo)致間隙鎖競爭那槽。另一個熱點(diǎn)可能是AUTO_INCREMENT鎖機(jī)制：如果遇到這個問題悼沿，則可能需要考慮重新設(shè)計(jì)表或者應(yīng)用，或者更改innodb_autoinc_lock_mode配置骚灸。

自增長在數(shù)據(jù)庫中是非常常見的一種屬性糟趾，也是很多DBA或開發(fā)人員首選的主鍵方式。在InnoDB存儲引擎的內(nèi)存結(jié)構(gòu)中逢唤，對每個含有自增長值的表都有一個自增長計(jì)數(shù)器拉讯。當(dāng)對含有自增長的計(jì)數(shù)器的表進(jìn)行插入操作時涤浇，這個計(jì)數(shù)器會被初始化鳖藕，執(zhí)行如下的語句來得到計(jì)數(shù)器的值：

1select max(auto_inc_col) from t for update;

插入操作會依據(jù)這個自增長的計(jì)數(shù)器值加1賦予自增長列。這個實(shí)現(xiàn)方式稱為AUTO-INC Locking只锭。這種鎖其實(shí)是采用一種特殊的表鎖機(jī)制著恩，為了提高插入的性能，鎖不是在一個事務(wù)完成后才釋放蜻展，而是在完成對自增長值插入的SQL語句后立即釋放喉誊。

雖然AUTO-INC Locking從一定程度上提高了并發(fā)插入的效率，但還是存在一些性能上的問題纵顾。首先伍茄，對于有自增長值的列的并發(fā)插入性能較差，事務(wù)必須等待前一個插入的完成施逾，雖然不用等待事務(wù)的完成敷矫。其次，對于INSERT….SELECT的大數(shù)據(jù)的插入會影響插入的性能汉额，因?yàn)榱硪粋€事務(wù)中的插入會被阻塞曹仗。

從MySQL 5.1.22版本開始，InnoDB存儲引擎中提供了一種輕量級互斥量的自增長實(shí)現(xiàn)機(jī)制蠕搜，這種機(jī)制大大提高了自增長值插入的性能怎茫。并且從該版本開始，InnoDB存儲引擎提供了一個參數(shù)innodb_autoinc_lock_mode來控制自增長的模式妓灌，該參數(shù)的默認(rèn)值為1轨蛤。在繼續(xù)討論新的自增長實(shí)現(xiàn)方式之前，需要對自增長的插入進(jìn)行分類虫埂。如下說明：

insert-like：指所有的插入語句祥山，如INSERT、REPLACE告丢、INSERT…SELECT枪蘑，REPLACE…SELECT损谦、LOAD DATA等。

simple inserts：指能在插入前就確定插入行數(shù)的語句岳颇，這些語句包括INSERT照捡、REPLACE等。需要注意的是：simple inserts不包含INSERT…ON DUPLICATE KEY UPDATE這類SQL語句话侧。

bulk inserts：指在插入前不能確定得到插入行數(shù)的語句栗精，如INSERT…SELECT，REPLACE…SELECT瞻鹏，LOAD DATA悲立。

mixed-mode inserts：指插入中有一部分的值是自增長的，有一部分是確定的新博。入INSERT INTO t1(c1,c2) VALUES(1,’a’),(2,’a’),(3,’a’)薪夕；也可以是指INSERT…ON DUPLICATE KEY UPDATE這類SQL語句。

接下來分析參數(shù)innodb_autoinc_lock_mode以及各個設(shè)置下對自增長的影響赫悄，其總共有三個有效值可供設(shè)定原献，即0、1埂淮、2姑隅，具體說明如下：

0：這是MySQL 5.1.22版本之前自增長的實(shí)現(xiàn)方式，即通過表鎖的AUTO-INC Locking方式倔撞，因?yàn)橛辛诵碌淖栽鲩L實(shí)現(xiàn)方式讲仰，0這個選項(xiàng)不應(yīng)該是新版用戶的首選了。

1：這是該參數(shù)的默認(rèn)值痪蝇，對于”simple inserts”鄙陡，該值會用互斥量（mutex）去對內(nèi)存中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加的操作。對于”bulk inserts”霹俺，還是使用傳統(tǒng)表鎖的AUTO-INC Locking方式柔吼。在這種配置下，如果不考慮回滾操作丙唧，對于自增值列的增長還是連續(xù)的愈魏。并且在這種方式下，statement-based方式的replication還是能很好地工作想际。需要注意的是培漏，如果已經(jīng)使用AUTO-INC Locing方式去產(chǎn)生自增長的值，而這時需要再進(jìn)行”simple inserts”的操作時胡本，還是需要等待AUTO-INC Locking的釋放牌柄。

2：在這個模式下，對于所有”INSERT-LIKE”自增長值的產(chǎn)生都是通過互斥量侧甫，而不是AUTO-INC Locking的方式珊佣。顯然蹋宦，這是性能最高的方式。然而咒锻，這會帶來一定的問題冷冗，因?yàn)椴l(fā)插入的存在，在每次插入時惑艇，自增長的值可能不是連續(xù)的蒿辙。此外，最重要的是滨巴，基于Statement-Base Replication會出現(xiàn)問題思灌。因此，使用這個模式恭取，任何時候都應(yīng)該使用row-base replication泰偿。這樣才能保證最大的并發(fā)性能及replication主從數(shù)據(jù)的一致。

這里需要特別注意秽荤，InnoDB跟MyISAM不同甜奄，MyISAM存儲引擎是表鎖設(shè)計(jì)，自增長不用考慮并發(fā)插入的問題窃款。因此在master上用InnoDB存儲引擎，在slave上用MyISAM存儲引擎的replication架構(gòu)下牍氛，用戶可以考慮這種情況晨继。

另外，InnoDB存儲引擎搬俊，自增持列必須是索引紊扬，同時必須是索引的第一個列，如果不是第一個列唉擂，會拋出異常餐屎，而MyiSAM不會有這個問題。

mysql> create table test(id int primary key not null,count int auto_increment not null);

ERROR 1075 (42000): Incorrect table definition; there can be only one auto column and it must be defined as a key

3.2 無法水平切分

雖然使用自增主鍵后玩祟，無法做水平切分腹缩。但是數(shù)據(jù)庫自增最大的問題還不在于數(shù)據(jù)庫單點(diǎn)造成無法水平切分，因?yàn)榻^大部分公司還撐不到業(yè)務(wù)需要分庫的情況就倒閉了空扎。

3.3 業(yè)務(wù)安全性

自增主鍵最大的問題是把公司業(yè)務(wù)的關(guān)鍵運(yùn)營數(shù)據(jù)完全暴露給了競爭對手和VC藏鹊。舉個例子，用戶表采用自增主鍵转锈，只需要每周一早上去注冊一個用戶盘寡，把上周注冊的ID和本周注冊的ID一比，立刻就知道了該公司一周的新增用戶數(shù)量撮慨。如果網(wǎng)站聲稱新增了10萬用戶竿痰，但I(xiàn)D卻只增加了1千脆粥，就只能呵呵了。

因?yàn)橹麈I的本質(zhì)是保證唯一記錄影涉，并不要求主鍵是連續(xù)的冠绢。實(shí)際上不連續(xù)的更好，這樣既避免了運(yùn)營數(shù)據(jù)泄露常潮，也給黑客預(yù)測ID制造了障礙弟胀，具有更高的安全性。

用字符串主鍵就不存在這個問題喊式。如果我們用一個UUID作為主鍵孵户，即varchar(32)，除了占用的存儲空間較多外岔留，字符串主鍵具有不可預(yù)測性夏哭。

有人覺得UUID完全隨機(jī)，主鍵本身沒有按時間遞增献联，不利于直接主鍵排序竖配。其實(shí)解決這個問題很簡單。

方法一里逆，直接用時間戳+UUID構(gòu)造一個主鍵进胯，時間戳注意補(bǔ)0，這樣生成的主鍵就是按時間排序的原押。這個方法簡單粗暴胁镐，缺點(diǎn)是主鍵更長了。

方法二诸衔，自定義一個算法盯漂，時間戳放高位，序列號放低位笨农，還可以保留機(jī)器位就缆，然后用base32編碼，可以把長度控制在20個字符內(nèi)谒亦。

有人會問竭宰，根據(jù)方法二，構(gòu)造包含時間戳和序列號的64位整數(shù)作為主鍵是否可行诊霹？

理論上來說是可行的羞延，因?yàn)闀r間戳0xffffffff可以表示到2100年。但是剩下的位不是ffffffff而是只有fffff脾还，如果給機(jī)器分配ff作為標(biāo)識伴箩，那么每秒只能最多生成0xfff+1=4096個主鍵，對一些大型應(yīng)用不太夠用鄙漏。

為啥64位整數(shù)除掉時間戳只能用后面的fffff位呢嗤谚？這是因?yàn)镴avaScript的Number類型是56位精度棺蛛，它能表示的最大整數(shù)是0x1fffffffffffff，而我們遲早會用REST跟JavaScript打交道巩步，所以要把64位整數(shù)的范圍限制在0x1fffffffffffff內(nèi)旁赊，否則與JavaScript交互就會出錯。

雖然理論上64位整數(shù)做時間戳+序列號的主鍵是沒問題的椅野，但是實(shí)踐中是沒法繞開與JavaScript交互的终畅，綜合考慮，字符串主鍵最可靠竟闪。

轉(zhuǎn)自：http://www.ywnds.com/?p=8735