Mysql之浅析AUTO_INCREMENT

AUTO_INCREMENT用于为表中的列设置一个自增序列，在非集群模式下，用它来为主键列自动生成值是一件很方便的事。并且，Mysql提供了一系列的锁机制来保证它的性能跟可靠性，通过这些锁机制，我们可以让它变得很高效。

术语

先来了解后面将要用到的术语。

• Simple inserts

  能预先知道插入行数的语句。比如说单行插入（不包括INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE），不带子句的多行插入（自增列不赋值或全赋值）。

• Bulk inserts

  不能能预先知道插入行数的语句。比如INSERT ... SELECT, REPLACE ... SELECT 。这种模式下，InnoDB 会在处理时为每一行的自增列一次分配一个自增值

• Mixed-mode inserts

  INSERT INTO t1 (c1,c2) VALUES (1,'a'), (NULL,'b'), (5,'c'), (NULL,'d');
  

  INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE

• Insert-like

  以上所有插入语句的统称

锁模式

锁模式在启动时通过innodb_autoinc_lock_mode这个变量来配置，它有3个值：0, 1, 2。分别对应traditional(传统)、consecutive(连续)、interleaved(交错)3种模式。

在Mysql5.6~5.7里，这个配置项的默认值是1，从Mysql8开始，它的默认值2。这个一方面是因为模式2的性能更好，另一方面是因为从Mysql8开始，默认的主从复制的方式由statement-based 改为了row based。row based 能保证innodb_autoinc_lock_mode=2时主从复制时的数据不会出现不一致的问题。好了，下面开始详细了解这三种锁模式吧！

• traditional

  在这种模式下，Mysql所有的Insert-like操作都会设置一个表级别的AUTO-INC 锁，这个锁会在单条语句执行完毕时释放。

  也就是说，如果有多个事务同时对同一张表执行Insert-like 操作，那么，即使它们没有操作同一条记录，也会串行执行。所以，它的性能相对另外两种模式来说会比较糟糕。

• consecutive

  在这种模式下，对于Simple inserts语句，Mysql会在语句执行的初始阶段将一条语句需要的所有自增值会一次性分配出来，并且通过设置一个互斥量来保证自增序列的一致性，一旦自增值生成完毕，这个互斥量会立即释放，不需要等到语句执行结束。

  所以，在consecutive模式，多事务并发执行Simple inserts这类语句时， 相对traditional模式，性能会有比较大的提升。

  由于一开始就为语句分配了所有需要的自增值，那么对于像Mixed-mode inserts这类语句，就有可能多分配了一些值给它，从而导致自增序列出现"空隙"。而traditional模式因为每一次只会为一条记录分配自增值，所有不会有这种问题。

  另外，对于Bulk inserts语句，依然会采取AUTO-INC锁。所以，如果有一条Bulk inserts语句正在执行的话，Simple inserts也必须等到该语句执行完毕才能继续执行。

• interleaved

  在这种模式下，对于所有的Insert-like语句，都不会存在表级别的AUTO-INC锁，意味着同一张表上的多个语句并发时阻塞会大幅减少。

  但是，这种模式必须运行在row based或者mixed-format(其实说白了也是row based，只不过mysql会根据自增模式为不安全的语句自动选择row based模式)复制模式下。因为interleaved这种模式下对于相同顺序的语句每次执行行都会产生不同的结果(谁竞争到互斥量，谁就能获得生成自增值的权利)，所以，如果复制模式是statement-based或者通过binlog进行数据恢复时(牵扯到binlog的语句重放)，可能会导致数据不一致。

注意点

• 自增值的生成后是不能回滚的，所以自增值生成后，事务回滚了，那么那些已经生成的自增值就丢失了，从而使自增列的数据出现空隙

• 正常情况下，自增列是不存在0这个值的。所以，如果插入语句中对自增列设置的值为0或者null，就会自动应用自增序列。

  那么，如果想在自增列中插入为0这个值，怎么办呢？可以通过将SQL Mode设置为NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO即可

• 在Mysql5.7以及更早之前，自增序列的计数器(auto-increment counter)是保存在内存中的。auto-increment counter在每次Mysql重新启动后通过类似下面的这种语句进行初始化：

  SELECT MAX(AUTO_INC_COLUMN) FROM table_name FOR UPDATE
  

  而从Mysql8开始，auto-increment counter被存储在了redo log中，并且每次变化都会刷新到redo log中。另外，我们可以通过ALTER TABLE ... AUTO_INCREMENT = N 来主动修改
  auto-increment counter。

总结

1. 单实例下，可以设置innodb_autoinc_lock_mode=2
2. 主从
   1. 复制模式为statement-based，设置innodb_autoinc_lock_mode=1
   2. 复制模式为row based或者mixed-format，设置innodb_autoinc_lock_mode=2

参考链接

• 15.6.1.6 AUTO_INCREMENT Handling in InnoDB
• 15.18.2 InnoDB Recovery
• 17.5.1.1 Replication and AUTO_INCREMENT
• 3.6.9 Using AUTO_INCREMENT