题记:整改公司以前的商城数据,打开数据库,看到原项目中所有的表主键都是uuid,并且所有表都没有注释,我表示一脸懵逼。由于该表是领导以前找的一个人做的,好吧,联系人去。
由主键引发的“血案”就这么开始了,这个框架是之前的人自己写的,里面主键全是uuid,我跟他建议说MySQL最好使用自增主键,效率更高,innoDB的索引特性导致了自增id做主键是效率最好的,为了拿实际的案例来说服他,所以准备做个详细的测试
一:准备表及数据
USER,自增ID为主键,表结构类似如下: CREATE TABLE `USER` ( `ID` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT '主键', `USER_NAME` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '用户名', `USER_PWD` varchar(200) DEFAULT NULL COMMENT '密码', `USER_ICON` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '头像图片', `SEX` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '性别, 1:男,2:女,3:保密', `STAT` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '用户状态,01:正常,02:冻结', `LAST_LOGIN_DATE` datetime DEFAULT NULL COMMENT '最后登录时间', `LAST_LOGIN_IP` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '最后登录IP', `SRC_OPEN_USER_ID` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '来源的联合登录', `EMAIL` varchar(200) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱', `MOBILE` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '手机', `IS_DEL` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否删除', `IS_EMAIL_CONFIRMED` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否绑定邮箱', `IS_PHONE_CONFIRMED` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否绑定手机', `CREATER` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '创建人', `CREATE_DATE` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '注册时间', `UPDATE_DATE` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改日期', `PWD_INTENSITY` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '密码强度', `ACTIVATE` char(1) DEFAULT '1' COMMENT '激活,1:激活,0:未激活', ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户表'
USER_BACK表,字符串ID为主键,采用uuid: CREATE TABLE `USER` ( `UUID` VARCHAT(36) NOT NULL COMMENT '主键', `USER_NAME` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '用户名', `USER_PWD` varchar(200) DEFAULT NULL COMMENT '密码', `USER_ICON` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '头像图片', `SEX` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '性别, 1:男,2:女,3:保密', `STAT` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '用户状态,01:正常,02:冻结', `LAST_LOGIN_DATE` datetime DEFAULT NULL COMMENT '最后登录时间', `LAST_LOGIN_IP` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '最后登录IP', `SRC_OPEN_USER_ID` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '来源的联合登录', `EMAIL` varchar(200) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱', `MOBILE` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '手机', `IS_DEL` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否删除', `IS_EMAIL_CONFIRMED` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否绑定邮箱', `IS_PHONE_CONFIRMED` char(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否绑定手机', `CREATER` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '创建人', `CREATE_DATE` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '注册时间', `UPDATE_DATE` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改日期', `PWD_INTENSITY` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '密码强度', `ACTIVATE` char(1) DEFAULT '1' COMMENT '激活,1:激活,0:未激活', ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户表'
二:1000万数据开始测试
2.1)确认数据量
自增id为主键的表: mysql> select count(*) from USER; +----------+ | count(*) | +----------+ | 10698102 | +----------+ 1 row in set (27.42 sec) uuid为主键的表: mysql> select count(*) from USER_BACK; +----------+ | count(*) | +----------+ | 10698102 | +----------+ 1 row in set (0.00 sec)
占据的空间容量来看,自增ID比UUID小一半左右:
自增ID: -rw-rw---- 1 mysql mysql 4.2G Aug 20 23:08 USER.ibd 4.2 G
UUID: -rw-rw---- 1 mysql mysql 8.8G Aug 20 18:20 USER_BACK.ibd 8.8 G
2.2)单个数据走索引查询,自增id和 uuid效率比约为:(2~3):1
单条记录查询 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_1` t WHERE t.`MOBILE` ='14782121512'; 0.069 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_PK_VARCHAR_1` t WHERE t.`MOBILE` ='14782121512'; 0.274 小范围查询 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_1` t WHERE t.`MOBILE` IN( '14782121512','13761460105'); 0.050 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_PK_VARCHAR_1` t WHERE t.`MOBILE` IN('14782121512','13761460105'); 0.151 根据日期查询 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_1` t WHERE t.`CREATE_DATE`='2013-11-24 10:26:36' ; 0.269 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`UC_USER_PK_VARCHAR_1` t WHERE t.`CREATE_DATE`='2013-11-24 10:26:43' ; 0.810
2.3)范围like查询,自增ID性能优于UUID,比值约为:(1.5~2):1
(1)模糊范围查询1000条数据,自增ID性能要好于UUID 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER` t WHERE t.`MOBILE` LIKE '147%' LIMIT 1000; 2.398 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER_BACK` t WHERE t.`MOBILE` LIKE '147%' LIMIT 1000; 5.872 (2)日期范围查询20条数据,自增ID稍微弱于UUID 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-08-01 10:26:36' ORDER BY t.`UPDATE_DATE` DESC LIMIT 20; 0.765 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER_BACK` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-08-01 10:26:36' ORDER BY t.`UPDATE_DATE` DESC LIMIT 20; 1.090 (3)范围查询200条数据,自增ID性能要好于UUID 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-07-01 10:26:36' ORDER BY t.`UPDATE_DATE` DESC LIMIT 200; 1.569 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE t.* FROM test.`USER_BACK` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-07-01 10:26:36' ORDER BY t.`UPDATE_DATE` DESC LIMIT 200; 2.597 范围查询总数量,自增ID要好于UUID 自增ID: SELECT SQL_NO_CACHE COUNT(1) FROM test.`USER` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-07-01 10:26:36' ; 1.129 UUID: SELECT SQL_NO_CACHE COUNT(1) FROM test.`USER_BACK` t WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-07-01 10:26:36' ;
2.4)写入测试,自增ID比UUID效率高,比值约为:(3~10):1
修改一天的记录 自增ID: UPDATE test.`UC_USER_1` t SET t.`MOBILE_TGC`='T2' WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-05-03 10:26:36' AND t.`CREATE_DATE` <'2016-05-04 00:00:00' ; 2.685 UUID: UPDATE test.`UC_USER_PK_VARCHAR_1` t SET t.`MOBILE_TGC`='T2' WHERE t.`CREATE_DATE` > '2016-05-03 10:26:36' AND t.`CREATE_DATE` <'2016-05-04 00:00:00' ; 26.521 录入数据 自增ID: INSERT INTO test.`UC_USER_1`( ID, `USER_NAME`, `USER_PWD`, `BIRTHDAY`, `NAME`, `USER_ICON`, `SEX`, `NICKNAME`, `STAT`, `USER_MALL`, `LAST_LOGIN_DATE`, `LAST_LOGIN_IP`, `SRC_OPEN_USER_ID`, `EMAIL`, `MOBILE`, `IS_DEL`, `IS_EMAIL_CONFIRMED`, `IS_PHONE_CONFIRMED`, `CREATER`, `CREATE_DATE`, `UPDATE_DATE`, `PWD_INTENSITY`, `MOBILE_TGC`, `MAC`, `SOURCE`, `ACTIVATE`, `ACTIVATE_TYPE` ) SELECT NULL, CONCAT('110',`USER_NAME`,8), `USER_PWD`, `BIRTHDAY`, `NAME`, `USER_ICON`, `SEX`, `NICKNAME`, `STAT`, `USER_MALL`, `LAST_LOGIN_DATE`, `LAST_LOGIN_IP`, `SRC_OPEN_USER_ID`, `EMAIL`, CONCAT('110',TRIM(`MOBILE`)), `IS_DEL`, `IS_EMAIL_CONFIRMED`, `IS_PHONE_CONFIRMED`, `CREATER`, `CREATE_DATE`, `UPDATE_DATE`, `PWD_INTENSITY`, `MOBILE_TGC`, `MAC`, `SOURCE`, `ACTIVATE`, `ACTIVATE_TYPE` FROM `test`.`UC_USER_1` LIMIT 100; 0.534 UUID: INSERT INTO test.`UC_USER_PK_VARCHAR_1`( ID, `USER_NAME`, `USER_PWD`, `BIRTHDAY`, `NAME`, `USER_ICON`, `SEX`, `NICKNAME`, `STAT`, `USER_MALL`, `LAST_LOGIN_DATE`, `LAST_LOGIN_IP`, `SRC_OPEN_USER_ID`, `EMAIL`, `MOBILE`, `IS_DEL`, `IS_EMAIL_CONFIRMED`, `IS_PHONE_CONFIRMED`, `CREATER`, `CREATE_DATE`, `UPDATE_DATE`, `PWD_INTENSITY`, `MOBILE_TGC`, `MAC`, `SOURCE`, `ACTIVATE`, `ACTIVATE_TYPE` ) SELECT UUID(), CONCAT('110',`USER_NAME`,8), `USER_PWD`, `BIRTHDAY`, `NAME`, `USER_ICON`, `SEX`, `NICKNAME`, `STAT`, `USER_MALL`, `LAST_LOGIN_DATE`, `LAST_LOGIN_IP`, `SRC_OPEN_USER_ID`, `EMAIL`, CONCAT('110',TRIM(`MOBILE`)), `IS_DEL`, `IS_EMAIL_CONFIR
2.3)备份和恢复,自增ID性能优于UUID
Mysqldump备份 自增ID: time mysqldump -utim -ptimgood -h192.168.121.63 test USER> USER_BACK.sql 0m50.548s UUID: time mysqldump -utim -ptimgood -h192.168.121.63 test USER> USER_BACK.sql 0m58.590s MySQL恢复 自增ID: time mysql -utim -ptimgood -h192.168.121.63 test < USER.sql 17m30.822s UUID: time mysql -utim -ptimgood -h192.168.121.63 test < USER_BACK.sql 23m6.360s
小结
在1000W记录表的测试下:
(1)普通单条或者20条左右的记录检索,自增主键效率是uuid主键的2到3倍;
(2)但是范围查询特别是上百成千条的记录查询,自增id的效率要大于uuid;
(3)在范围查询做统计汇总的时候,自增id主键的效率是uuid主键1.5到2倍;
(4)在存储上面,自增id所占的存储空间是uuid的1/2;
(5)在写入上面,自增ID主键的效率是UUID主键的3到10倍,相差比较明显,特别是update小范围之内的数据上面。
(6)在备份恢复上,自增ID主键稍微优于UUID。
三:MySQL分布式架构的取舍
分布式架构,意味着需要多个实例中保持一个表的主键的唯一性。这个时候普通的单表自增ID主键就不太合适,因为多个mysql实例上会遇到主键全局唯一性问题。
3.1)自增ID主键+步长,适合中等规模的分布式场景
在每个集群节点组的master上面,设置(auto_increment_increment),让目前每个集群的起始点错开 1,步长选择大于将来基本不可能达到的切分集群数,达到将 ID 相对分段的效果来满足全局唯一的效果。
优点是:实现简单,后期维护简单,对应用透明。
缺点是:第一次设置相对较为复杂,因为要针对未来业务的发展而计算好足够的步长;
规划:
比如计划总共N个节点组,那么第i个节点组的my.cnf的配置为:
auto_increment_offset i
auto_increment_increment N
假如规划48个节点组,N为48,现在配置第8个节点组,这个i为8,第8个节点组的my.cnf里面的配置为:
auto_increment_offset 8
auto_increment_increment 48
3.2)UUID,适合小规模的分布式环境
对于InnoDB这种聚集主键类型的引擎来说,数据会按照主键进行排序,由于UUID的无序性,InnoDB会产生巨大的IO压力,而且由于索引和数据存储在一起,字符串做主键会造成存储空间增大一倍。
在存储和检索的时候,innodb会对主键进行物理排序,这对auto_increment_int是个好消息,因为后一次插入的主键位置总是在最后。但是对uuid来说,这却是个坏消息,因为uuid是杂乱无章的,每次插入的主键位置是不确定的,可能在开头,也可能在中间,在进行主键物理排序的时候,势必会造成大量的 IO操作影响效率,在数据量不停增长的时候,特别是数据量上了千万记录的时候,读写性能下降的非常厉害。
优点:搭建比较简单,不需要为主键唯一性的处理。
缺点:占用两倍的存储空间(在云上光存储一块就要多花2倍的钱),后期读写性能下降厉害。
总结
(1):单实例或者单节点组3.2
经过500W、1000W的单机表测试,自增ID相对UUID来说,自增ID主键性能高于UUID,磁盘存储费用比UUID节省一半的钱。所以在单实例上或者单节点组上,使用自增ID作为首选主键。
(2)分布式架构场景
20个节点组下的小型规模的分布式场景,为了快速实现部署,可以采用多花存储费用、牺牲部分性能而使用UUID主键快速部署;
20到200个节点组的中等规模的分布式场景,可以采用自增ID+步长的较快速方案。
200以上节点组的大数据下的分布式场景,可以借鉴类似twitter雪花算法构造的全局自增ID作为主键。
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