一文聊聊MySQL中的自增主键

MySQL中的自增主键是非常常见的一种字段类型，通常用于标识每行数据的唯一性。在实际使用中，自增主键可能会出现一些问题，今天我们就来聊一聊MySQL中的自增主键。

一、自增值保存在哪儿？

不同的引擎对于自增值的保存策略不同：

1. MyISAM引擎的自增值保存在数据文件中；

2. InnoDB引擎的自增值，在MySQL5.7及之前的版本，自增值保存在内存里，并没有持久化。每次重启后，第一次打开表的时候，都会去找自增值的最大值max(id)，然后将max(id)+步长作为这个表当前的自增值select max(ai_col)from table_name for update；登录后复制在MySQL8.0版本，将自增值的变更记录在了redolog中，重启的时候依靠redolog恢复重启之前的值。

二、自增值修改机制

如果字段id被定义为AUTO_INCREMENT，在插入一行数据的时候，自增值的行为如下：

1. 如果插入数据时id字段指定为0、null或未指定值，那么就把这个表当前的AUTO_INCREMENT值填到自增字段；

2. 如果插入数据时id字段指定了具体的值，就直接使用语句里指定的值。假设，某次要插入的值是X，当前的自增值是Y

1. 如果X=Y，就需要把当前自增值修改为新的自增值。新的自增值生成算法是：从auto_increment_offset（初始值）开始，以auto_increment_increment（步长）为步长，持续叠加，直到找到第一个大于X的值，作为新的自增值。

三、自增值的修改时机

创建一个表t，其中id是自增主键字段、c是唯一索引，建表语句如下：

CREATE TABLE `t`(
`id` int(11)NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`c` int(11)DEFAULT NULL,
`d` int(11)DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY(`id`),
UNIQUE KEY `c`(`c`)
) ENGINE=InnoDB;

假设，表t里面已经有了(1,1,1)这条记录，这时再执行一条插入数据命令：INSERT INTO t VALUES(null,1,1)；登录后复制执行流程如下：

1. 执行器调用InnoDB引擎接口写入一行，传入的这一行的值是(0,1,1)；

2. InnoDB发现用于没有指定自增id的值，获取表t当前的自增值；

3. 将传入的行的值改成(2,1,1)；

4. 将表的自增值改成3；

5. 继续执行插入数据操作，由于已经存在c=1的记录，所以报Duplicate key error（唯一键冲突），语句返回。

对应的执行流程图如下：

在这之后，再插入新的数据行时，拿到的自增id就是3。出现了自增主键不连续的情况，唯一键冲突和事务回滚都会导致自增主键id不连续的情况。

四、自增锁的优化

自增id锁并不是一个事务锁，而是每次申请完就马上释放，以便允许别的事务再申请。但在MySQL5.0版本的时候，自增锁的范围是语句级别。也就是说，如果一个语句申请了一个表自增锁，这个锁会等语句执行结束以后才释放。

MySQL5.1.22版本引入了一个新策略，新增参数innodb_autoinc_lock_mode，默认值是1

1. 这个参数设置为0，表示采用之前MySQL5.0版本的策略，即语句执行结束后才释放锁；

2. 这个参数设置为1，普通insert语句，自增锁在申请之后就马上释放；类似insert…select这样的批量插入数据的语句，自增锁还是要等语句结束后才被释放；

3. 这个参数设置为2，所有的申请自增主键的动作都是申请后就释放锁。为了数据的一致性，默认设置为1。

如果sessionB申请了自增值以后马上就释放自增锁，那么就可能出现这样的情况：sessionB先插入了两行数据(1,1,1)、(2,2,2)，sessionA来申请自增id得到id=3，插入了(3,5,5)之后，sessionB继续执行，插入两条记录(4,3,3)、(5,4,4)。

当binlog_format=statement的时候，两个session是同时执行插入数据命令的，所以binlog里面对表t2的更新日志只有两种情况：要么先记sessionA的，要么先记录sessionB的。无论是哪一种，这个binlog拿到从库执行，或者用来恢复临时实例，备库和临时实例里面，sessionB这个语句执行出来，生成的结果里面，id都是连续的。这时，这个库就发生了数据不一致。

解决这个问题的思路：

1. 让原库的批量插入数据语句，固定生成连续的id值。所以，自增锁直到语句执行结束才释放，就是为了达到这个目的。

2. 在binlog里面把插入数据的操作都如实记录进来，到备库执行的时候，不再依赖于自增主键去生成。也就是把innodb_autoinc_lock_mode设置为2，同时binlog_format设置为row。

如果有批量插入数据（insert…select、replace…select和load data）的场景时，从并发插入数据性能的角度考虑，建议把innodb_autoinc_lock_mode设置为2，同时binlog_format设置为row，这样做既能并发性，又不会出现数据一致性的问题。

对于批量插入数据的语句，MySQL有一个批量申请自增id的策略：

1. 语句执行过程中，第一次申请自增id，会分配1个；

2. 1个用完以后，这个语句第二次申请自增id，会分配2个；

3. 2个用完以后，还是这个语句，第三次申请自增id，会分配4个；

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