深入淺析怎麼解決MySQL自增ID用完的問題

推薦學習：

最近看到這樣的一個面試題。MySQL的自增 ID 用完了，怎麼辦？以下是這個面試題的解決方案。

如果你用過或瞭解過MySQL，那你一定知道自增主鍵了。每個自增id都是定義了初始值，然後按照指定步長增長（預設步長是1）。雖然，自然數是沒有上限的，但是我們在設計表結構的時候，通常都會指定欄位長度，那麼，這時候id就有上限了。既然有上限，就總有被用完的時候，如果id用完了，怎麼辦呢？今天就一起來學習下吧。

自增id

說到自增id，相信你的第一反應一定是在設計表結構的時候自定義一個自增id欄位，那麼就有一個問題啦，在插入資料時有可能唯一主鍵衝、sql事務回滾、批次插入的時候，批次申請自增值等原因導致自增id是不連續的。

表定義的自增值達到上線後的邏輯是：再申請下一個id的時候，獲取的是同一個值（最大值）。大家可以插入sql設定id是最大值，再insert一條不主動設定id的語句就可以驗證這一結論啦。這個時候如果再插入就是報主鍵衝突咯～

這裡提醒一下：232-1（4294967295）不是一個特別大的數，對於一個頻繁插入刪除資料的表來說，是可能會被用完的。因此在建表的時候你需要考察你的表是否有可能達到這個上限，如果有可能，就應該建立成 8 個位元組的 bigint unsigned。

InnoDB系統自增row_id

如果你建立的 InnoDB 表沒有指定主鍵，那麼 InnoDB 會給你建立一個不可見的，長度為 6 個位元組的 row_id。InnoDB 維護了一個全域性的 dict_sys.row_id 值，所有無主鍵的 InnoDB 表，每插入一行資料，都將當前的 dict_sys.row_id 值作為要插入資料的 row_id，然後把 dict_sys.row_id 的值加 1。

實際上，在程式碼實現時 row_id 是一個長度為8位元組的無符號長整型 (bigint unsigned)。但是，InnoDB 在設計時，給 row_id 留的只是 6 個位元組的長度，這樣寫到資料表中時只放了最後 6 個位元組，所以 row_id 能寫到資料表中的值，就有兩個特徵：

row_id 寫入表中的值範圍，是從 0 到 248-1；

當 dict_sys.row_id=2^48時，如果再有插入資料的行為要來申請 row_id，拿到以後再取最後 6 個位元組的話就是 0。

雖然，2^48這個數位已經很大了，但是大家要知道 一個系統是可以跑很久的，那麼還是可能達到上限的，這時候再申請就會覆蓋原來的記錄了。因此，儘量不要選擇這種方式！

Xid

MySQL中redo log 和 binlog 相配合的時候，它們有一個共同的欄位叫作 Xid。它在 MySQL 中是用來對應事務的。

MySQL 內部維護了一個全域性變數 global_query_id，每次執行語句的時候將它賦值給 Query_id，然後給這個變數加 1。如果當前語句是這個事務執行的第一條語句，那麼 MySQL 還會同時把 Query_id 賦值給這個事務的 Xid。而 global_query_id 是一個純記憶體變數，重新啟動之後就清零了。所以在同一個資料庫範例中，不同事務的 Xid 也是有可能相同的。

Innodb trx_id

InnoDB 內部維護了一個 max_trx_id 全域性變數，每次需要申請一個新的 trx_id 時，就獲得 max_trx_id 的當前值，然後並將 max_trx_id 加 1。

InnoDB 資料可見性的核心思想是：每一行資料都記錄了更新它的 trx_id，當一個事務讀到一行資料的時候，判斷這個資料是否可見的方法，就是通過事務的一致性檢視與這行資料的 trx_id 做對比。但是這個過程有髒讀存在，那麼這個id就不會是原子性的，存在重複的可能性。

thread_id

其實，執行緒 id 才是 MySQL 中最常見的一種自增 id。平時我們在查各種現場的時候，show processlist 裡面的第一列，就是 thread_id。

thread_id 的邏輯很好理解：系統儲存了一個全域性變數 thread_id_counter，每新建一個連線，就將 thread_id_counter 賦值給這個新連線的執行緒變數。

thread_id_counter 定義的大小是 4 個位元組，因此達到 232-1 後，它就會重置為 0，然後繼續增加。結果跟row_id一樣，就會覆蓋原有記錄了。

上面介紹了幾種MySQL自身的一些自增id，其實，實際運用中，我們也可能會選擇外部的自增主鍵，然後持久化到資料庫，以此來代替資料庫自身的自增id。下面來說說吧。

Redis自增主鍵

其實外部自增主鍵的生成方式有很多，為什麼我要介紹redis呢？因為我自己在實際應用中使用發現它的很多優點。

redis自身是原子性的，因此高並行也是執行緒安全的。假設主鍵欄位長度20，我們以時間+自增數來構成主鍵，例如：8位元日期+12自增數。那麼，根據業務性質可以決定時間取年月日或者到毫秒級，那麼在毫秒之間自增數的重複概率是極小極小的，基本的業務都能適用。

總結

上面介紹了好幾種自增id，每種自增 id 有各自的應用場景，在達到上限後的表現也不同：

1、 表的自增 id 達到上限後，再申請時它的值就不會改變，進而導致繼續插入資料時報主鍵衝突的錯誤
2、 row_id 達到上限後，則會歸 0 再重新遞增，如果出現相同的 row_id，後寫的資料會覆蓋之前的資料
3、 Xid 只需要不在同一個 binlog 檔案中出現重複值即可。雖然理論上會出現重複值，但是概率極小，可以忽略不計
4、 InnoDB 的 max_trx_id 遞增值每次 MySQL 重新啟動都會被儲存起來，所以我們文章中提到的髒讀的例子就是一個必現的 bug，好在留給我們的時間還很充裕
5、 thread_id 是我們使用中最常見的，而且也是處理得最好的一個自增 id 邏輯了
6、 redis外部自增，毫秒級別，理論上會出現重複值，但是概率極小，可以忽略不計
7、 其實，每種自增id都有各自的適用場景，大家在平時使用中可以根據具體場景再選擇。但是要未雨綢繆，因為系統的執行時間和資料的儲存，這些都是要考慮在內的，綜合考慮，選擇一個在系統執行期間一定不會出現重複即刻。你學會了嗎？

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