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mysql 为什么InnoDB 一定要有主键

2018-01-25

为什么InnoDB 一定要有主键

我们都知道每个InnoDB存储引擎表都有一个聚簇索引,在有主键的情况下,主键索引就是这个聚簇索引。MySQL 官方文档(14.6.2.1 Clustered and Secondary Indexes)有说明:

如果表没有主键,甚至都没有唯一键索引的话,InnoDB 内部会基于一个包含了 ROW_ID 值的列生成一个隐式的聚簇索引,行都会根据这个 ROW_ID 排序。ROW_ID 是一个6个字节,即48位的单调递增字段。有新数据插入时,就会生成一个新的递增的 ROW_ID。所以,根据 ROW_ID 排序的行,本质上是按照插入顺序排序。

  • 需要说明的是,这个单调递增的 ROW_ID,和我们平时申明主键时指定 AUTO_INCREMENT 的实现逻辑是完全不一样的。
  • 聚集索引上的值可以改动的话,那么也会触发物理磁盘上的移动,于是就可能出现page分裂,表碎片横生。
  • 次级索引的叶子节点并不存储行数据的物理地址。而是存储的该行的主键值。次级索引参见
    • 所以:一次级索引包含了两次查找。一次是查找次级索引自身。然后查找主键(聚集索引)

隐式ROW_ID实现

在没有主键也没有一个非空唯一键的 InnoDB 表中自动添加的被称为 ROW_ID 的列,既不能被任何查询访问,也不能被内部(例如基于行的复制)使用。

  • 所有用ROW_ID列的表,共享同一个被保存在数据字典中的全局序列数,且下一个将要使用的值被保存在系统表空间的page 7(type SYS),数据字段头里(字段名为 DICT_HDR_ROW_ID)。 这个全局序列计数器被dict_sys->mutex保护它的线程安全问题,在include/dict0boot.ic中的核心实现源码如下:
    UNIV_INLINE
    row_id_t
    dict_sys_get_new_row_id(void)
    /*=========================*/
    {
      row_id_t        id;
      mutex_enter(&(dict_sys->mutex));
      id = dict_sys->row_id;
      if (0 == (id % DICT_HDR_ROW_ID_WRITE_MARGIN)) {
              dict_hdr_flush_row_id();
      }
      dict_sys->row_id++;
      mutex_exit(&(dict_sys->mutex));
      return(id);
    }
    

这段代码对row_id只是一味的递增,没有任何48位溢出的保护。事实上也没有必要,因为即使只有48位,假设每秒插入10万次,需要90年才会耗尽ROW_ID的48位空间。所以,基本上够用!

如何保证不冲突

我们从这段代码可知,每生成256次ROW_ID,计数器就会被刷到磁盘持久化(dict_hdr_flush_row_id()),这个频率通过字段 DICT_HDR_ROW_ID_WRITE_MARGIN 定义,并且被保存在事务日志中。 在启动的时候,InnoDB 将保存在磁盘上的 DICT_HDR_ROW_ID 增加256,这样就能确保已经生成的ID,不管是否被持久化到磁盘上,都会小于新生成的值,所以生成的ID不会有任何冲突。

性能问题

InnoDB中很多地方的代码,包括刚才提到的 ROW_ID的 生成都是通过保证线程安全问题,因此,我可以说任何用ROW_ID作为隐式聚簇索引键的表,都可能随机性的碰到插入停顿问题。 多张这种表并行插入就会遇到性能限制,因为共享计数器的共享互斥锁和缓存争用是串行的。此外,每生成256个ID就会需要日志写入和刷新,这些都会引起性能毛刺问题。


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