MySQL中使用UUID做主键时需要注意的两个坑(译文)

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
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搭建个人博客
云数据库 RDS MySQL,高可用系列 2核4GB
简介: 在InnoDB中使用UUID作为主键需要考虑两个问题


01

小心两个坑


在InnoDB中使用UUID作为主键需要考虑两个问题:

  1. UUID的返回值通常是随机的,而InnoDB的表实质是以主键组织存储的索引,插入新的记录会造成表的再平衡。
  2. 主键包含在每个二级索引中,过长的主键会浪费磁盘和内存的空间。

   让我们看看这个例子:


MySQL > CREATE TABLE my_table (         uuid VARCHAR(36) DEFAULT (UUID()) PRIMARY KEY,         name VARCHAR(20), beers int unsigned);...
MySQL > SELECT * FROM my_table;+--------------------------------------+---------+-------+| uuid                                 | name    | beers |+--------------------------------------+---------+-------+| 17cd1188-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Kenny   |     0 || 17cd12e2-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | lefred  |     1 || 478368a0-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Scott   |     1 || 47836a77-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Lenka   |     0 |+--------------------------------------+---------+-------+

现在,让我们插入2个新记录:



MySQL > INSERT INTO my_table (name, beers) VALUES ("Luis",1), ("Miguel",5);

我们查看一下这个表的内容:



MySQL > SELECT * FROM my_table;+--------------------------------------+---------+-------+| uuid                                 | name    | beers |+--------------------------------------+---------+-------+| 17cd1188-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Kenny   |     0 || 17cd12e2-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | lefred  |     1 || 36f1ce9a-1fa1-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Luis    |     1 |  <--| 36f1d158-1fa1-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Miguel  |     5 |  <--| 478368a0-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Scott   |     1 || 47836a77-1fa0-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Lenka   |     0 |+--------------------------------------+---------+-------+


我们可以看到,两个新记录不是插入表格的末尾,而是插入到中间。InnoDB必须移动两个旧记录才能插入它们之前的两个新记录。在这个小表上(所有记录都在同一个页面上),不会造成任何问题,但设想一下,如果这个表是1TB大!

此外,如果我们使用VARCHCAR数据类型保存UUID,每个字段可能需要146字节(一些utf8字符最多可以占用4个字节+标记VARCHAR结束的2个字节):



MySQL > EXPLAIN SELECT * FROM my_table WHERE         uuid='36f1d158-1fa1-11ed-ba36-c8cb9e32df8e'\G *************************** 1. row ***************************           id: 1  select_type: SIMPLE        table: my_table   partitions: NULL         type: constpossible_keys: PRIMARY          key: PRIMARY      key_len: 146        <--          ref: const         rows: 1     filtered: 100        Extra: NULL

02

解决方案


MySQL用户可以遵循一些最佳实践来避免这两个问题:

  1. 使用数据类型BINARY(16)来存储UUID占用的空间比较小。
  2. 使用函数UUID_TO_BIN(..., swap_flag)对UUID进行转换,这里将swap_flag设置为“1”可以让生成的UUID单向正增长,这里的时间戳的低部分和高部分(分别为十六进制数字的第一组和第三组)被交换,参见:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/miscellaneous-functions.html#function_uuid-to-bin

不断地重复执行下面的语句,看到得到结果不一定是正向增长的:


mysql> select hex(uuid_to_bin(uuid()));+----------------------------------+| hex(uuid_to_bin(uuid()))         |+----------------------------------+| 8EC0DA428BF211EDB473001631F55036 |+----------------------------------+1 row in set (0.00 sec)
mysql> select hex(uuid_to_bin(uuid()));+----------------------------------+| hex(uuid_to_bin(uuid()))         |+----------------------------------+| 906E8F628BF211EDB473001631F55036 |+----------------------------------+1 row in set (0.00 sec)

如果加上swap_flag设置为“1”,看到得到结果一直是正向增长的:








mysql> select hex(uuid_to_bin(uuid(),1));+----------------------------------+| hex(uuid_to_bin(uuid(),1))       |+----------------------------------+| 11ED8BF2A04370C4B473001631F55036 |+----------------------------------+1 row in set (0.00 sec)
mysql> select hex(uuid_to_bin(uuid(),1));+----------------------------------+| hex(uuid_to_bin(uuid(),1))       |+----------------------------------+| 11ED8BF2A1931D65B473001631F55036 |+----------------------------------+1 row in set (0.00 sec)

让我们通过下面的例子来了解如何实现:



MySQL > CREATE TABLE my_table2 (            uuid BINARY(16) DEFAULT (UUID_TO_BIN(UUID(), 1)) PRIMARY KEY,            name VARCHAR(20), beers int unsigned);
MySQL > SELECT * FROM my_table2;+------------------------------------+--------+-------+| uuid                               | name   | beers |+------------------------------------+--------+-------+| 0x11ED1F9F633ECB6CBA36C8CB9E32DF8E | Kenny  |     0 || 0x11ED1F9F633ECD6FBA36C8CB9E32DF8E | lefred |     1 |+------------------------------------+--------+-------+

表里面存储的UUID是二进制的,我们使用BIN_TO_UUID对其进行解码:





MySQL > SELECT BIN_TO_UUID(uuid,1), name, beers FROM my_table2;+--------------------------------------+--------+-------+| BIN_TO_UUID(uuid,1)                  | name   | beers |+--------------------------------------+--------+-------+| 633ecb6c-1f9f-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Kenny  |     0 || 633ecd6f-1f9f-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | lefred |     1 |+--------------------------------------+--------+-------+

注意BIN_TO_UUID的swap_flag设置为“1”并不是为了让结果看起来单向增长,而是为了把UUID_TO_BIN函数对时间的交换改成正确的。

现在我们可以验证,当我们添加新条目时,它们会添加到表格的末尾:





MySQL > INSERT INTO my_table2 (name, beers) VALUES ("Scott",1), ("Lenka",5); 
MySQL > SELECT * FROM my_table2;+------------------------------------+---------+-------+| uuid                               | name    | beers |+------------------------------------+---------+-------+| 0x11ED1F9F633ECB6CBA36C8CB9E32DF8E | Kenny   |     0 || 0x11ED1F9F633ECD6FBA36C8CB9E32DF8E | lefred  |     1 || 0x11ED1FA537C57361BA36C8CB9E32DF8E | Scott   |     1 |  <--| 0x11ED1FA537C5752DBA36C8CB9E32DF8E | Lenka   |     5 |  <--+------------------------------------+---------+-------+

我们可以把swap_flag设置为“1”进行解码UUID:




MySQL > SELECT BIN_TO_UUID(uuid,1), name, beers FROM my_table2;+--------------------------------------+---------+-------+| BIN_TO_UUID(uuid,1)                  | name    | beers |+--------------------------------------+---------+-------+| 633ecb6c-1f9f-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Kenny   |     0 || 633ecd6f-1f9f-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | lefred  |     1 || 37c57361-1fa5-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Scott   |     1 |  <--| 37c5752d-1fa5-11ed-ba36-c8cb9e32df8e | Lenka   |     5 |  <--+--------------------------------------+---------+-------+

当然,现在主键的大小更小,固定为16字节:






MySQL > EXPLAIN SELECT * FROM my_table2         WHERE uuid=UUID_TO_BIN("37c5752d-1fa5-11ed-ba36-c8cb9e32df8e",1)\G *************************** 1. row ***************************           id: 1  select_type: SIMPLE        table: my_table2   partitions: NULL         type: constpossible_keys: PRIMARY          key: PRIMARY      key_len: 16        <---          ref: const         rows: 1     filtered: 100        Extra: NULL

只有这16字节被添加到所有的二级索引中,这样二级索引对长度也变小了。

03

UUID 的版本


目前有两个流行UUID版本,分别是v1和v4。UUID v1的说明参见:https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4122.html

  • UUID v1:是一个通用的唯一标识符,使用时间戳和生成它的计算机的MAC地址生成。
  • UUID v4:是一个使用随机数生成的通用唯一标识符。

使用UUID v4,无法生成任何顺序输出,因此不推荐使用UUID v4做为InnoDB表的主键。

04

总结


总之,如果想在MySQL中使用UUID,请遵循以下建议:

  • 使用UUID v1,而不是UUID v4。
  • 使用BINARY(16)来存储UUID存储UUID。
  • 使用函数UUID_TO_BIN(..., swap_flag)对UUID进行转换,这里将swap_flag设置为“1”。


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