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自動増加

このドキュメントでは、 AUTO_INCREMENT列属性について、その概念、実装原則、自動インクリメント関連の機能、および制限事項を含めて紹介します。

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。詳細はホットスポットの問題のトラブルシューティング参照してください。代わりにAUTO_RANDOMを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は、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、システムは自動的にこの列に値を割り当てます。

パフォーマンス上の理由から、値のバッチ (デフォルトでは 30,000) でAUTO_INCREMENT番号が各 TiDBサーバーに割り当てられます。これは、 AUTO_INCREMENT数値が一意であることが保証されている一方で、 INSERTのステートメントに割り当てられた値は、TiDBサーバーごとに単調であることを意味します。

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 以降の場合は、 MySQL互換モードを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列値を明示的に指定するINSERTステートメントもサポートします。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)

上記の使い方は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という点では、TiDB は MySQL とは大きく異なります。

実装原則

TiDB は、次の方法でAUTO_INCREMENT暗黙的な割り当てを実装します。

自動インクリメント列ごとに、グローバルに表示されるキーと値のペアを使用して、割り当てられた最大 ID が記録されます。分散環境では、ノード間の通信にある程度のオーバーヘッドが発生します。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、次の ID のバッチを適用します。したがって、TiDB ノードは、毎回 ID を割り当てるときに、ID のstorageノードに適用されません。例えば：

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

クラスター内に 2 つの TiDB インスタンスAとBあると仮定します。 AとBのtテーブルに対してINSERTステートメントをそれぞれ実行すると、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 をキャッシュします。実行されるINSERT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

独自性

上の例では、次の操作を順番に実行します。

  1. クライアントはステートメントINSERT INTO t VALUES (2, 1)をインスタンスBに挿入し、これによりidが2に設定されます。ステートメントは正常に実行されました。

  2. クライアントはステートメントINSERT INTO t (c) (1)をインスタンスAに送信します。このステートメントでは値id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。現時点では、 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 カウンタを1だけ増加させる可能性があります。このとき、データベースにはすでにIDが2データが存在するため、 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 の連続するAUTO_INCREMENT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、値AUTO_INCREMENTの3がINSERT INTO t (a) VALUES ('A'), ('C') ON DUPLICATE KEY UPDATE cnt = cnt + 1;のキーAのINSERTに割り当てられますが、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、使用されません。これにより、シーケンスが不連続になるギャップが生じます。この動作は、MySQL とは異なりますが、合法とみなされます。 MySQL では、トランザクションの中止やロールバックなど、他のシナリオでもシーケンスにギャップが発生します。

AUTO_ID_CACHE

INSERT操作が別の TiDBサーバーに対して実行されると、 AUTO_INCREMENTシーケンスが大幅にジャンプしているように見える場合があります。これは、各サーバーがAUTO_INCREMENT値の独自のキャッシュを持っていることが原因で発生します。

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)

最初の 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、値4が値2000001の後に挿入されるため、値のシーケンスは全体的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サーバーが再起動されると保持されません。次のINSERTステートメントは、最初の TiDBサーバーが再起動された後に実行されます。

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サーバーの再起動の頻度が高いと、 AUTO_INCREMENT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空き値[5-30000]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お勧めできません。 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が挿入されると、次の値は2060001になります。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]を取得したためです。複数の TiDB サーバーがデプロイされている場合、キャッシュ リクエスト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

TiDB の以前のバージョンでは、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対して透過的でした。 v3.0.14、v3.1.2、および v4.0.rc-2 以降、TiDB には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、オートインクリメント 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の長さを超える場合、TiDB はステートメントを適切に挿入できるように、それに応じてキャッシュ サイズを増やします。

自動インクリメント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、MySQL の動作と同様に、自動インクリメント カラム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、次の方程式を満たします。

(ID - auto_increment_offset) % auto_increment_increment == 0

MySQL互換モード

TiDB v6.4.0 では、一元的な自動インクリメント 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インクリメント ID が割り当てられます。

現在、集中割り当てサービスは TiDB プロセス内にあり、DDL 所有者のように機能します。 1 つの TiDB インスタンスはプライマリ 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、テーブルの作成時にAUTO_ID_CACHE ～ 1を設定します。

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 が ID をキャッシュしなくなることを意味します。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 TiKV トランザクションがリクエストごとにAUTO_INCREMENT値を保持する必要があるため、 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、集中割り当てサービスが導入されているため、値AUTO_INCREMENTの変更は TiDB プロセス内のメモリ内操作のみであるため、より高速になっています。
  • AUTO_ID_CACHEから0に設定すると、TiDB はデフォルトのキャッシュ サイズ30000を使用することを意味します。

MySQL 互換モードを有効にすると、割り当てられた ID は一意で**単調増加し**、動作は MySQL とほぼ同じになります。 TiDB インスタンスをまたいでアクセスした場合でも、ID は単調に保たれます。集中サービスのプライマリ インスタンスがクラッシュした場合にのみ、連続しない ID がいくつか存在する可能性があります。これは、ID の一意性を確保するために、フェールオーバー中にセカンダリ インスタンスがプライマリ インスタンスによって割り当てられたはずの一部の ID を破棄するためです。

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接頭辞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列の値と同じ列には指定できません。
  • ALTER TABLEを使用してAUTO_INCREMENT属性の列を追加または変更することはできません。これには、 ALTER TABLE ... MODIFY/CHANGE COLUMNを使用してAUTO_INCREMENT属性を既存の列に追加することや、 ALTER TABLE ... ADD COLUMNを使用してAUTO_INCREMENT属性の列を追加することも含まれます。
  • ALTER TABLEを使用すると、 AUTO_INCREMENT属性を削除できます。ただし、v2.1.18 および v3.0.4 以降、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を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を使用してAUTO_INCREMENT属性を削除することはできません。
  • ALTER TABLEは、 AUTO_INCREMENT値をより小さい値に設定するためのFORCEオプションが必要です。
  • AUTO_INCREMENTを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、キーが重複します。

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