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自動増加

このドキュメントでは、 AUTO_INCREMENT列属性の概念、実装原則、自動インクリメント関連の機能、制限などについて説明します。

注記：

AUTO_INCREMENT属性は本番環境でホットスポットを引き起こす可能性があります。詳細についてはホットスポットの問題のトラブルシューティングを参照してください。代わりにAUTO_RANDOM使用することをお勧めします。

CREATE TABLEステートメントのAUTO_INCREMENTパラメータを使用して、増分フィールドの初期値を指定することもできます。

コンセプト

AUTO_INCREMENT 、デフォルトの列値を自動的に入力するために使用される列属性です。 INSERTステートメントでAUTO_INCREMENT列の値が指定されていない場合、システムはこの列に値を自動的に割り当てます。

パフォーマンス上の理由から、各 TiDBサーバーにはAUTO_INCREMENT数値が値のバッチで割り当てられます (デフォルトでは 3 万)。つまり、 AUTO_INCREMENT数値は一意であることが保証されますが、 INSERTステートメントに割り当てられる値は TiDBサーバーごとに単調になります。

注記：

すべての TiDB サーバーでAUTO_INCREMENT数値を単調にしたい場合、および TiDB バージョンが v6.5.0 以降である場合は、 MySQL互換モード有効にすることをお勧めします。

以下はAUTO_INCREMENTの基本的な例です。

CREATE TABLE t(id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, c int);

INSERT INTO t(c) VALUES (1);
INSERT INTO t(c) VALUES (2);
INSERT INTO t(c) VALUES (3), (4), (5);

mysql> SELECT * FROM t;
+----+---+
| id | c |
+----+---+
| 1  | 1 |
| 2  | 2 |
| 3  | 3 |
| 4  | 4 |
| 5  | 5 |
+----+---+
5 rows in set (0.01 sec)

さらに、 AUTO_INCREMENT列の値を明示的に指定するINSERTステートメントもサポートしています。このような場合、TiDB は明示的に指定された値を保存します。

INSERT INTO t(id, c) VALUES (6, 6);

mysql> SELECT * FROM t;
+----+---+
| id | c |
+----+---+
| 1  | 1 |
| 2  | 2 |
| 3  | 3 |
| 4  | 4 |
| 5  | 5 |
| 6  | 6 |
+----+---+
6 rows in set (0.01 sec)

上記の使用方法は、MySQL のAUTO_INCREMENTと同じです。ただし、暗黙的に割り当てられる特定の値に関しては、TiDB は MySQL とは大きく異なります。

実施原則

TiDB はAUTO_INCREMENT暗黙的な割り当てを次のように実装します。

各自動増分列では、割り当てられた最大 ID を記録するために、グローバルに表示されるキーと値のペアが使用されます。分散環境では、ノード間の通信にオーバーヘッドが伴います。したがって、書き込み増幅の問題を回避するために、各 TiDB ノードは、ID を割り当てるときに連続する ID のバッチをキャッシュとして適用し、最初のバッチが割り当てられた後に次の ID のバッチを適用します。したがって、TiDB ノードは、ID を割り当てるたびにstorageノードに ID を適用しません。例:

CREATE TABLE t(id int UNIQUE KEY AUTO_INCREMENT, c int);

クラスター内にAとBという 2 つの TiDB インスタンスがあるとします。 AとBでそれぞれtテーブルに対してINSERTステートメントを実行すると、次のようになります。

INSERT INTO t (c) VALUES (1)

インスタンスA [1,30000]の自動インクリメント ID をキャッシュし、インスタンスB [30001,60000]の自動インクリメント ID をキャッシュする可能性があります。実行されるINSERTのステートメントでは、各インスタンスのこれらのキャッシュされた ID がデフォルト値としてAUTO_INCREMENT列に割り当てられます。

基本的な機能

ユニークさ

上記の例では、次の操作を順番に実行します。

  1. クライアントはインスタンスBにステートメントINSERT INTO t VALUES (2, 1)を挿入し、 idを2に設定します。ステートメントは正常に実行されます。

  2. クライアントはインスタンスAにステートメントINSERT INTO t (c) (1)を送信します。このステートメントではidの値が指定されていないため、ID はAによって割り当てられます。現在、 A [1, 30000]の ID をキャッシュしているため、自動インクリメント ID の値として2割り当て、ローカル カウンターを1増加させる可能性があります。この時点で、ID が2のデータがすでにデータベースに存在するため、 Duplicated Errorエラーが返されます。

単調性

TiDB は、サーバーごとにAUTO_INCREMENT値が単調 (常に増加) であることを保証します。1 ～ 3 の連続したAUTO_INCREMENTの値が生成される次の例を考えてみましょう。

CREATE TABLE t (a int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, b timestamp NOT NULL DEFAULT NOW());
INSERT INTO t (a) VALUES (NULL), (NULL), (NULL);
SELECT * FROM t;

Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)

Query OK, 3 rows affected (0.02 sec)
Records: 3  Duplicates: 0  Warnings: 0

+---+---------------------+
| a | b                   |
+---+---------------------+
| 1 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 2 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 3 | 2020-09-09 20:38:22 |
+---+---------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

単調性は連続性と同じ保証ではありません。次の例を考えてみましょう。

CREATE TABLE t (id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment, a VARCHAR(10), cnt INT NOT NULL DEFAULT 1, UNIQUE KEY (a));
INSERT INTO t (a) VALUES ('A'), ('B');
SELECT * FROM t;
INSERT INTO t (a) VALUES ('A'), ('C') ON DUPLICATE KEY UPDATE cnt = cnt + 1;
SELECT * FROM t;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

+----+------+-----+
| id | a    | cnt |
+----+------+-----+
|  1 | A    |   1 |
|  2 | B    |   1 |
+----+------+-----+
2 rows in set (0.00 sec)

Query OK, 3 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 1  Warnings: 0

+----+------+-----+
| id | a    | cnt |
+----+------+-----+
|  1 | A    |   2 |
|  2 | B    |   1 |
|  4 | C    |   1 |
+----+------+-----+
3 rows in set (0.00 sec)

この例では、 INSERT INTO t (a) VALUES ('A'), ('C') ON DUPLICATE KEY UPDATE cnt = cnt + 1;のキーAのINSERTに3のAUTO_INCREMENT値が割り当てられていますが、このINSERTステートメントには重複キーAが含まれているため、使用されることはありません。これにより、シーケンスが連続しないギャップが発生します。この動作は、MySQL とは異なりますが、合法であると見なされます。MySQL では、トランザクションが中止されロールバックされるなどの他のシナリオでもシーケンスにギャップが発生します。

自動IDキャッシュ

異なる TiDBサーバーに対してINSERT操作を実行すると、 AUTO_INCREMENTシーケンスが大幅にジャンプするように見える場合があります。これは、各サーバーが独自のAUTO_INCREMENT値のキャッシュを持っているために発生します。

CREATE TABLE t (a int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, b timestamp NOT NULL DEFAULT NOW());
INSERT INTO t (a) VALUES (NULL), (NULL), (NULL);
INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
SELECT * FROM t;

Query OK, 1 row affected (0.03 sec)

+---------+---------------------+
| a       | b                   |
+---------+---------------------+
|       1 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       2 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       3 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 2000001 | 2020-09-09 20:43:43 |
+---------+---------------------+
4 rows in set (0.00 sec)

初期 TiDBサーバーに対する新しいINSERT操作により、 AUTO_INCREMENTの値4が生成されます。これは、初期 TiDBサーバーのAUTO_INCREMENTキャッシュに割り当て用のスペースがまだ残っているためです。この場合、 4の値が2000001の値の後に挿入されるため、値のシーケンスはグローバルに単調であるとは見なされません。

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> SELECT * FROM t ORDER BY b;
+---------+---------------------+
| a       | b                   |
+---------+---------------------+
|       1 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       2 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       3 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 2000001 | 2020-09-09 20:43:43 |
|       4 | 2020-09-09 20:44:43 |
+---------+---------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

AUTO_INCREMENTキャッシュは TiDBサーバーの再起動後は保持されません。最初の TiDBサーバーが再起動された後、次のINSERTステートメントが実行されます。

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> SELECT * FROM t ORDER BY b;
+---------+---------------------+
| a       | b                   |
+---------+---------------------+
|       1 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       2 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       3 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 2000001 | 2020-09-09 20:43:43 |
|       4 | 2020-09-09 20:44:43 |
| 2030001 | 2020-09-09 20:54:11 |
+---------+---------------------+
6 rows in set (0.00 sec)

TiDBサーバーの再起動率が高いと、 AUTO_INCREMENTの値が枯渇する可能性があります。上記の例では、最初の TiDBサーバーのキャッシュにはまだ[5-30000]空き値があります。これらの値は失われ、再割り当てされません。

AUTO_INCREMENT値が連続していることに依存することは推奨されません。TiDBサーバーに値[2000001-2030000]のキャッシュがある次の例を考えてみましょう。値2029998を手動で挿入すると、新しいキャッシュ範囲が取得されるときの動作を確認できます。

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (2029998);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> INSERT INTO t (a) VALUES (NULL);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> SELECT * FROM t ORDER BY b;
+---------+---------------------+
| a       | b                   |
+---------+---------------------+
|       1 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       2 | 2020-09-09 20:38:22 |
|       3 | 2020-09-09 20:38:22 |
| 2000001 | 2020-09-09 20:43:43 |
|       4 | 2020-09-09 20:44:43 |
| 2030001 | 2020-09-09 20:54:11 |
| 2029998 | 2020-09-09 21:08:11 |
| 2029999 | 2020-09-09 21:08:11 |
| 2030000 | 2020-09-09 21:08:11 |
| 2060001 | 2020-09-09 21:08:11 |
| 2060002 | 2020-09-09 21:08:11 |
+---------+---------------------+
11 rows in set (0.00 sec)

値2030000が挿入された後、次の値は2060001です。このシーケンスのジャンプは、別の TiDBサーバーが中間キャッシュ範囲[2030001-2060000]を取得するためです。複数の TiDB サーバーが展開されている場合、キャッシュ要求がインターリーブされるため、 AUTO_INCREMENTシーケンスにギャップが生じます。

キャッシュサイズの制御

以前のバージョンの TiDB では、自動インクリメント ID のキャッシュ サイズはユーザーにとって透過的でした。v3.0.14、v3.1.2、v4.0.rc-2 以降、TiDB ではAUTO_ID_CACHEテーブル オプションが導入され、ユーザーが自動インクリメント ID を割り当てるためのキャッシュ サイズを設定できるようになりました。

mysql> CREATE TABLE t(a int AUTO_INCREMENT key) AUTO_ID_CACHE 100;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

mysql> INSERT INTO t values();
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Records: 1  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> SELECT * FROM t;
+---+
| a |
+---+
| 1 |
+---+
1 row in set (0.01 sec)

このとき、この列の自動インクリメント キャッシュを無効にして暗黙的な挿入をやり直すと、結果は次のようになります。

mysql> DELETE FROM t;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> RENAME TABLE t to t1;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> INSERT INTO t1 values()
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> SELECT * FROM t;
+-----+
| a   |
+-----+
| 101 |
+-----+
1 row in set (0.00 sec)

再割り当てされた値は101です。これは、自動インクリメント ID を割り当てるためのキャッシュのサイズが100であることを示しています。

さらに、バッチINSERTステートメント内の連続 ID の長さがAUTO_ID_CACHEを超えると、TiDB はそれに応じてキャッシュ サイズを増やし、ステートメントが適切に挿入されるようにします。

自動増分ステップサイズとオフセット

v3.0.9 および v4.0.0-rc.1 以降では、MySQL の動作と同様に、自動インクリメント列に暗黙的に割り当てられる値は、セッション変数@@auto_increment_incrementおよび@@auto_increment_offsetによって制御されます。

自動インクリメント列に暗黙的に割り当てられる値 (ID) は、次の式を満たします。

(ID - auto_increment_offset) % auto_increment_increment == 0

MySQL互換モード

TiDB v6.4.0 では、集中型の自動増分 ID 割り当てサービスが導入されています。各リクエストでは、TiDB インスタンスにデータをキャッシュする代わりに、このサービスから自動増分 ID が割り当てられます。

現在、集中割り当てサービスは TiDB プロセスにあり、DDL 所有者のように機能します。1 つの TiDB インスタンスがプライマリ ノードとして ID を割り当て、他の TiDB インスタンスはセカンダリ ノードとして機能します。高可用性を確保するために、プライマリ インスタンスに障害が発生すると、TiDB は自動フェイルオーバーを開始します。

MySQL 互換モードを使用するには、テーブルを作成するときにAUTO_ID_CACHEから1設定します。

CREATE TABLE t(a int AUTO_INCREMENT key) AUTO_ID_CACHE 1;

注記：

TiDB では、 AUTO_ID_CACHEから1に設定すると、TiDB は ID をキャッシュしなくなります。ただし、実装は TiDB のバージョンによって異なります。

  • TiDB v6.4.0 より前では、ID を割り当てるには、各リクエストに対してAUTO_INCREMENT値を保持する TiKV トランザクションが必要であったため、 AUTO_ID_CACHEから1に設定するとパフォーマンスが低下します。
  • TiDB v6.4.0 以降では、集中割り当てサービスが導入されているため、 AUTO_INCREMENT値の変更は TiDB プロセス内のメモリ内操作のみになるため、より高速になります。
  • AUTO_ID_CACHEを0に設定すると、TiDB はデフォルトのキャッシュ サイズ30000を使用します。

MySQL 互換モードを有効にすると、割り当てられた ID は一意かつ**単調増加し**、動作は MySQL とほぼ同じになります。TiDB インスタンス間でアクセスしても、ID は単調増加を維持します。集中自動増分 ID 割り当てサービスのプライマリ インスタンスが終了した場合 (たとえば、TiDB ノードの再起動中) またはクラッシュした場合のみ、連続しない ID が存在する可能性があります。これは、セカンダリ インスタンスがフェイルオーバー中にプライマリ インスタンスによって割り当てられた一部の ID を破棄して、ID の一意性を確保するためです。

制限

現在、 AUTO_INCREMENT TiDB で使用する場合、次の制限があります。

  • TiDB v6.6.0 以前のバージョンの場合、定義された列は主キーまたはインデックス プレフィックスのいずれかである必要があります。
  • INTEGER 、 FLOAT 、またはDOUBLEタイプの列に定義する必要があります。
  • DEFAULT列目の値と同じ列には指定できません。
  • ALTER TABLE 、属性AUTO_INCREMENTを持つ列を追加または変更するために使用することはできません。これには、属性AUTO_INCREMENTを既存の列に追加するためにALTER TABLE ... MODIFY/CHANGE COLUMN使用することや、属性AUTO_INCREMENTを持つ列を追加するためにALTER TABLE ... ADD COLUMN使用することも含まれます。
  • ALTER TABLE AUTO_INCREMENT属性を削除するために使用できます。ただし、v2.1.18 および v3.0.4 以降では、TiDB はセッション変数@@tidb_allow_remove_auto_incを使用して、列のAUTO_INCREMENT属性を削除するためにALTER TABLE MODIFYまたはALTER TABLE CHANGE使用できるかどうかを制御します。デフォルトでは、 ALTER TABLE MODIFYまたはALTER TABLE CHANGE使用してAUTO_INCREMENT属性を削除することはできません。
  • ALTER TABLEでは、 AUTO_INCREMENT値を小さい値に設定するためにFORCEオプションが必要です。
  • AUTO_INCREMENT MAX(<auto_increment_column>)より小さい値に設定すると、既存の値がスキップされないため、キーが重複することになります。

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