MySQL -- 自增ID耗尽

显示定义ID

表定义的自增值ID达到上限后，在申请下一个ID时，得到的值保持不变

-- (2^32-1) = 4,294,967,295
-- 建议使用 BIGINT UNSIGNED
CREATE TABLE t (id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY) AUTO_INCREMENT=4294967295;
INSERT INTO t VALUES (null);

-- AUTO_INCREMENT没有改变
mysql> SHOW CREATE TABLE t;
+-------+------------------------------------------------------+
| Table | Create Table                                         |
+-------+------------------------------------------------------+
| t     | CREATE TABLE `t` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4294967295 DEFAULT CHARSET=utf8 |
+-------+------------------------------------------------------+

mysql> INSERT INTO t VALUES (null);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '4294967295' for key 'PRIMARY'

InnoDB row_id

1. 如果创建的InnoDB表没有指定主键，那么InnoDB会创建一个不可见的，长度为6 Bytes的row_id
2. InnoDB维护一个全局的dict_sys.row_id值，所有无主键的InnoDB表，每插入一行数据
   • 都将当前的dict_sys.row_id值作为要插入数据的row_id，然后把dict_sys.row_id的值+1
3. 代码实现上，row_id是一个8 Bytes的BIGINT UNSIGNED
   • 但InnoDB设计时，给row_id只保留了6 Bytes的空间，写到数据表时只会存放最后的6 Bytes
   • row_id的取值范围：0 ~ 2^48-1
   • 达到上限后，下一个值就是0
4. 在InnoDB里面，申请到row_id=N后，就将这行数据写入表中
   • 如果表中已经有row_id=N的行，新写入的行就会覆盖原有的行
5. 推荐显示创建自增主键
   • 表自增ID达到上限后，再插入数据时会报主键冲突的错误，影响的是_可用性_
   • 而覆盖数据，意味着数据丢失，影响的是_可靠性_
   • 一般来说，_可靠性优于可用性_

XID

1. redolog和binlog相配合的时候，有一个共同的字段XID，_对应一个事务_
2. 生成逻辑
   • MySQL内部维护一个全局变量global_query_id
   • 每次执行语句的时候将global_query_id赋值给Query_id，然后global_query_id+1
   • 如果当前语句是这个事务执行的第一条语句，把Query_id赋值给这个事务的XID
3. global_query_id是一个纯内存变量，重启之后清零
   • 因此，在同一个数据库实例中，不同事务的XID也有可能是相同的
   • MySQL重启之后，会重新生成新的binlog
     • 保证：_同一个binlog文件里，XID是唯一的_
   • global_query_id达到上限后，就会继续从0开始计数
     • 因此理论上，同一个binlog还是会出现相同的XID，只是概率极低
4. global_query_id是8 Bytes，上限为2^64-1
   • 执行一个事务，假设XID是A
   • 接下来执行2^64次查询语句，让global_query_id回到A
   • 再启动一个事务，这个事务的XID也是A

InnoDB trx_id

1. XID是由Server层维护的
2. InnoDB内部使用的是trx_id，为的是能够在InnoDB事务和Server层之间做关联
3. InnoDB内部维护一个max_trx_id的全局变量
   • 每次需要申请一个新的trx_id，就获得max_trx_id的当前值，然后max_trx_id+1
4. InnoDB数据可见性的核心思想
   • 每一行数据都记录了更新它的trx_id
   • 当一个事务读到一行数据的时候，判断数据可见性的方法
     • 事务的一致性视图和这行数据的trx_id做对比
5. 对于正在执行的事务，可以通过information_schema.innodb_trx看到事务的trx_id

操作序列

时刻	session A	session B
T1	BEGIN; SELECT * FROM t LIMIT 1;
T2		USE information_schema; SELECT trx_id,trx_mysql_thread_id FROM innodb_trx;
T3	INSERT INTO t VALUES (null);
T4		SELECT trx_id,trx_mysql_thread_id FROM innodb_trx;

-- T2时刻
mysql> SELECT trx_id,trx_mysql_thread_id FROM innodb_trx;
+-----------------+---------------------+
| trx_id          | trx_mysql_thread_id |
+-----------------+---------------------+
| 281479812572992 |                  30 |
+-----------------+---------------------+

-- T4时刻
mysql> SELECT trx_id,trx_mysql_thread_id FROM innodb_trx;
+-----------------+---------------------+
| trx_id          | trx_mysql_thread_id |
+-----------------+---------------------+
| 7417540         |                  30 |
+-----------------+---------------------+

mysql> SHOW PROCESSLIST;
+----+-----------------+-----------+--------------------+---------+--------+------------------------+------------------+
| Id | User            | Host      | db                 | Command | Time   | State                  | Info             |
+----+-----------------+-----------+--------------------+---------+--------+------------------------+------------------+
|  4 | event_scheduler | localhost | NULL               | Daemon  | 344051 | Waiting on empty queue | NULL             |
| 30 | root            | localhost | test               | Sleep   |    274 |                        | NULL             |
| 31 | root            | localhost | information_schema | Query   |      0 | starting               | SHOW PROCESSLIST |
+----+-----------------+-----------+--------------------+---------+--------+------------------------+------------------+

1. trx_mysql_thread_id=30就是线程ID，即session A所在的线程
2. T1时刻，trx_id的值其实为0，而很大的值只是为了显示用的（区别于普通的读写事务）
3. T2时刻，trx_id是一个很大的数字，因为在T1时刻，session A并未涉及更新操作，是一个只读事务
   • 对于只读事务，InnoDB不会分配trx_id
4. session A在T3时刻执行INSERT语句时，InnoDB才真正分配trx_id

只读事务

1. 在上面的T2时刻，很大的trx_id是由系统临时计算出来的
   • 把当前事务的trx变量的指针地址转成整数，再加上2^48
2. 同一个只读事务在执行期间，它的指针地址是不会变的
   • 不论是在innodb_trx还是innodb_locks表里，同一个只读事务查出来的trx_id都是一样的
3. 如果有多个并行的只读事务，每个事务的trx变量的指针地址肯定是不同的
   • 不同的并发只读事务，查出来的trx_id是不同的
4. 加上2^48的目的：保证只读事务显示的trx_id值比较大，用于区别普通的读写事务
5. trx_id与row_id的逻辑类似，定义长度为8 Bytes
   • 在理论上，可能会出现一个读写事务与一个只读事务显示的trx_id相同的情况
   • 但概率极低，并且没有什么实质危害
6. 只读事务不分配trx_id的好处
   • 可以减少事务视图里面活跃数组的大小
     • 当前正在运行的只读事务，是不影响数据的可见性判断
     • 因此，在创建事务的一致性视图时，只需要拷贝读写事务的trx_id
   • 可以减少trx_id的申请次数
     • 在InnoDB里，即使只执行一条普通的SELECT语句，在执行过程中，也要对应一个只读事务
     • 如果普通查询语句不申请trx_id，就可以大大减少并发事务申请trx_id的锁冲突
     • 由于只读事务不分配trx_id，trx_id的增加速度会变慢
7. max_trx_id会持久化存储，重启不会重置为0，只有到达2^48-1的上限后，才会重置为0

thread_id

1. SHOW PROCESSLIST的第一列就是thread_id
2. 系统保存了一个环境变量thread_id_counter
   • 每新建一个连接，就将thread_id_counter赋值给这个新连接的线程变量
3. thread_id_counter定义为4 Bytes，因此达到2^32-1后就会重置为0
   • 但不会在SHOW PROCESSLIST里面看到两个相同的thread_id
   • 因为MySQL设计了一个唯一数组的逻辑，给新线程分配thread_id，逻辑代码如下

do {
    new_id= thread_id_counter++;
} while (!thread_ids.insert_unique(new_id).second);

参考资料

《MySQL实战45讲》