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线上MySQL的自增id用尽怎么办?

2023-08-16    dbaplus社群
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MySQL的自增id都定义了初始值,然后不断加步长。虽然自然数没有上限,但定义了表示这个数的字节长度,计算机存储就有上限。比如,无符号整型(unsigned int)是4个字节,上限就是2^32 - 1。那自增id用完,会怎么样?

表定义自增值id

表定义的自增值达到上限后的逻辑是:再申请下一个id时,得到的值保持不变。

mysql> create table t(id int unsigned auto_increment primary key) auto_increment=4294967295;

Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> insert into t values(null);

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> show create table t;

+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

Table | Create Table |

+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

t | CREATE TABLE `t` (

`id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4294967295 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_general_ci |

+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

1 row in set (0.00 sec)

//成功插入一行 4294967295

mysql> insert into t values(null);

ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '4294967295' for key 't.PRIMARY'

第一个insert成功后,该表的AUTO_INCREMENT还是4294967295,导致第二个insert又拿到相同自增id值,再试图执行插入语句,主键冲突。

2^32 - 1(4294967295)不是一个特别大的数,一个频繁插入删除数据的表是可能用完的。建表时就需要考虑你的表是否有可能达到该上限,若有,就应创建成8字节的bigint unsigned。

nnoDB系统自增row_id

若你创建的InnoDB表未指定主键,则InnoDB会自动创建一个不可见的,6个字节的row_id。InnoDB维护了一个全局的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作为要插入数据的row_id,然后把dict_sys->row_id加1。

代码实现时row_id是个长度为8字节的无符号长整型(bigint unsigned)。但InnoDB在设计时,给row_id留的只是6个字节的长度,这样写到数据表中时只放了最后6个字节,所以row_id能写到数据表中的值,就有两个特征:

即写入表的row_id从0~2^48 - 1。达到上限后,下个值就是0,然后继续循环。

2^48 - 1已经很大,但若一个MySQL实例活得久,还是可能达到上限。

InnoDB里,申请到row_id=N后,就将这行数据写入表中;若表中已经存在row_id=N的行,新写入的行就会覆盖原有的行。

验证该结论:通过gdb修改系统的自增row_id。用gdb是为了便于复现问题,只能在测试环境使用。

可见,在我用gdb将dict_sys.row_id设置为2^48之后,再插入a=2会出现在表t的第一行,因为该值的row_id=0。

之后再插入a=3,由于row_id=1,就覆盖了之前a=1的行,因为a=1这一行的row_id也是1。

所以应该在InnoDB表中主动创建自增主键:当表自增id到达上限后,再插入数据时会报主键冲突错误。

毕竟覆盖数据,就意味着数据丢失,影响数据可靠性;报主键冲突,插入失败,影响可用性。一般可靠性优于可用性。

Xid

redo log和binlog有个共同字段Xid,用来对应事务。Xid在MySQL内部是如何生成的呢?

MySQL内部维护了一个全局变量global_query_id。

每次执行语句时,将它赋值给query_id,然后给该变量+1:

若当前语句是该事务执行的第一条语句,则MySQL还会同时把query_id赋值给该事务的Xid:

而global_query_id是一个纯内存变量,重启之后就清零了。所以同一DB实例,不同事务的Xid可能相同。

但MySQL重启之后会重新生成新binlog文件,这就保证同一个binlog文件里的Xid唯一。

虽然MySQL重启不会导致同一个binlog里面出现两个相同Xid,但若global_query_id达到上限,就会继续从0开始计数。理论上还是会出现同一个binlog里面出现相同Xid。

因为global_query_id8字节,上限2^64 - 1。要出现这种情况,需满足:

Innodb trx_id

InnoDB内部使用Xid,为了关联InnoDB事务和server

但InnoDB自己的trx_id,是另外维护的事务id(transaction id)。

InnoDB内部维护了一个max_trx_id全局变量,每次需要申请一个新的trx_id时,就获得max_trx_id的当前值,然后并将max_trx_id加1。

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时,判断该数据是否可见,就是通过事务的一致性视图与这行数据的trx_id做对比。

对于正在执行的事务,你可以从information_schema.innodb_trx表中看到事务的trx_id。

看如下案例:事务的trx_id

S2 的执行记录:

mysql> use information_schema;

Reading table information for completion of table and column names

You can turn off this feature to get a quicker startup with -A

Database changed

mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;

+-----------------+---------------------+

trx_id | trx_mysql_thread_id |

+-----------------+---------------------+

421972504382792 | 70 |

+-----------------+---------------------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;

+---------+---------------------+

trx_id | trx_mysql_thread_id |

+---------+---------------------+

1355623 | 70 |

+---------+---------------------+

1 row in set (0.01 sec)

S2从innodb_trx表里查出的这两个字段,第二个字段trx_mysql_thread_id就是线程id。显示线程id,是为说明这两次查询看到的事务对应的线程id都是5,即S1所在线程。

t2时显示的trx_id是一个很大的数;t4时刻显示的trx_id是1289,看上去是一个比较正常的数字。这是为啥?

t1时,S1还未涉及更新,是一个只读事务。对于只读事务,InnoDB并不会分配trx_id:

除了明显的修改类语句,若在select 语句后面加上for update,也不是只读事务。

t2时查到的很大数字是怎么来的?

每次查询时,由系统临时计算:

当前事务的trx变量的指针地址转成整数,再加上248

这样可以保证:

为什么要加248?

保证只读事务显示的trx_id值比较大,正常情况下就会区别于读写事务的id。但trx_id跟row_id的逻辑类似,定义为8个字节。

理论上还是可能出现一个读写事务与一个只读事务显示的trx_id相同。不过概率很低,也没有什么实质危害,不管。

为何只读事务不分配trx_id?

由于只读事务不分配trx_id,显然trx_id的增速变慢。

但 max_trx_id 会持久化存储,重启也不会重置为0。理论上,只要一个MySQL实例跑得够久,就可能出现max_trx_id达到2^48 - 1,然后从0开始循环。

达到该状态后,MySQL就会持续出现一个脏读bug:

首先把当前的max_trx_id先修改成2^48 - 1。这里是可重复读。

t2时:

t3时:

session A执行select的可见性判断:c=3这个数据版本的trx_id(0),小于事务TA的低水位(2^48 - 1),所以认为该数据可见。

但这是脏读。

由于低水位值会持续增加,而事务id从0开始计数,导致系统在该时刻后,所有查询都会出现脏读。

并且MySQL重启时max_trx_id也不会清0,即重启MySQL,这个bug仍然存在。那这bug也是只存在于理论上吗?

假设一个MySQL实例的TPS是50w,持续这样,17.8年后就会出现该情况。但从MySQL真正开始流行到现在,恐怕都还没有实例跑到过这个上限。不过,只要MySQL实例服务时间够长,就必然会出现该bug。

这也可以加深对低水位和数据可见性的理解。

thread_id

系统保存了一个全局变量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new_id。

thread_id_counter定义为4个字节,因此达到2^32 - 1,就会重置为0,继续增加。

但不会在show processlist看到两个相同的thread_id。因为MySQL使用了一个唯一数组。

给新线程分配thread_id时的逻辑:

总结

每种自增id有各自的应用场景,在达到上限后的表现也不同:

作者丨废柴程序员

来源丨https://www.jianshu.com/p/a6bc14005b52

关键词:MySQL      点击(6)
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