AUTO_RANDOM 从 v3.1.0 版本开始引入
使用场景
由于 AUTO_RANDOM
的值具有随机性和唯一性,因此 AUTO_RANDOM
通常用于代替 AUTO_INCREMENT
,以避免 TiDB 分配连续的 ID 值造成单个存储节点的写热点问题。如果当前表的 AUTO_INCREMENT
列是主键列,且列类型为 BIGINT
,可以通过 ALTER TABLE t MODIFY COLUMN id BIGINT AUTO_RANDOM(5);
从 AUTO_INCREMENT
切换成 AUTO_RANDOM
。
关于如何在高并发写入场景下调优 TiDB,请参阅 TiDB 高并发写入场景最佳实践。
在 CREATE TABLE
语句中的 AUTO_RANDOM_BASE
参数,也可以用来指定 AUTO_RANDOM
自增部分的初始值,该参数可以被认为属于内部接口的一部分,对于用户而言请忽略。
基本概念
AUTO_RANDOM
是应用在 BIGINT
类型列的属性,用于列值的自动分配。其自动分配的值满足随机性和唯一性。
以下语句均可创建包含 AUTO_RANDOM
列的表,其中 AUTO_RANDOM
列必须被包含在主键中,并且是主键的第一列。
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
CREATE TABLE t (a BIGINT PRIMARY KEY AUTO_RANDOM, b VARCHAR(255));
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM(6), b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM(5, 54), b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM(5, 54), b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a, b));
AUTO_RANDOM
关键字可以被包裹在 TiDB 可执行注释中,注释语法请参考 TiDB 可执行注释。
CREATE TABLE t (a bigint /*T![auto_rand] AUTO_RANDOM */, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
CREATE TABLE t (a bigint PRIMARY KEY /*T![auto_rand] AUTO_RANDOM */, b VARCHAR(255));
CREATE TABLE t (a BIGINT /*T![auto_rand] AUTO_RANDOM(6) */, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
CREATE TABLE t (a BIGINT /*T![auto_rand] AUTO_RANDOM(5, 54) */, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
在用户执行 INSERT
语句时:
- 如果语句中显式指定了
AUTO_RANDOM
列的值,则该值会被正常插入到表中。 - 如果语句中没有显式指定
AUTO_RANDOM
列的值,TiDB 会自动生成一个随机的值插入到表中。
tidb> CREATE TABLE t (a BIGINT PRIMARY KEY AUTO_RANDOM, b VARCHAR(255)) /*T! PRE_SPLIT_REGIONS=2 */ ;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)
tidb> INSERT INTO t(a, b) VALUES (1, 'string');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
tidb> SELECT * FROM t;
+---+--------+
| a | b |
+---+--------+
| 1 | string |
+---+--------+
1 row in set (0.01 sec)
tidb> INSERT INTO t(b) VALUES ('string2');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
tidb> INSERT INTO t(b) VALUES ('string3');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
tidb> SELECT * FROM t;
+---------------------+---------+
| a | b |
+---------------------+---------+
| 1 | string |
| 1152921504606846978 | string2 |
| 4899916394579099651 | string3 |
+---------------------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)
tidb> SHOW CREATE TABLE t;
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table | Create Table |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| t | CREATE TABLE `t` (
`a` bigint(20) NOT NULL /*T![auto_rand] AUTO_RANDOM(5) */,
`b` varchar(255) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`a`) /*T![clustered_index] CLUSTERED */
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin /*T! PRE_SPLIT_REGIONS=2 */ |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
tidb> SHOW TABLE t REGIONS;
+-----------+-----------------------------+-----------------------------+-----------+-----------------+---------------------+------------+---------------+------------+----------------------+------------------+------------------------+------------------+
| REGION_ID | START_KEY | END_KEY | LEADER_ID | LEADER_STORE_ID | PEERS | SCATTERING | WRITTEN_BYTES | READ_BYTES | APPROXIMATE_SIZE(MB) | APPROXIMATE_KEYS | SCHEDULING_CONSTRAINTS | SCHEDULING_STATE |
+-----------+-----------------------------+-----------------------------+-----------+-----------------+---------------------+------------+---------------+------------+----------------------+------------------+------------------------+------------------+
| 62798 | t_158_ | t_158_r_2305843009213693952 | 62810 | 28 | 62811, 62812, 62810 | 0 | 151 | 0 | 1 | 0 | | |
| 62802 | t_158_r_2305843009213693952 | t_158_r_4611686018427387904 | 62803 | 1 | 62803, 62804, 62805 | 0 | 39 | 0 | 1 | 0 | | |
| 62806 | t_158_r_4611686018427387904 | t_158_r_6917529027641081856 | 62813 | 4 | 62813, 62814, 62815 | 0 | 160 | 0 | 1 | 0 | | |
| 9289 | t_158_r_6917529027641081856 | 78000000 | 48268 | 1 | 48268, 58951, 62791 | 0 | 10628 | 43639 | 2 | 7999 | | |
+-----------+-----------------------------+-----------------------------+-----------+-----------------+---------------------+------------+---------------+------------+----------------------+------------------+------------------------+------------------+
4 rows in set (0.00 sec)
TiDB 自动分配的 AUTO_RANDOM(S, R)
列值共有 64 位:
S
表示分片位的数量,取值范围是1
到15
。默认为5
。R
表示自动分配值域的总长度,取值范围是32
到64
。默认为64
。
有符号位的 AUTO_RANDOM
列值的具体结构如下:
符号位 | 保留位 | 分片位 | 自增位 |
---|---|---|---|
1 bit | 64-R bits | S bits | R-1-S bits |
无符号位的 AUTO_RANDOM
列值的具体结构如下:
保留位 | 分片位 | 自增位 |
---|---|---|
64-R bits | S bits | R-S bits |
- 是否有符号位取决于该列是否存在
UNSIGNED
属性。 - 保留位的长度为
64-R
,保留位的内容始终为0
。 - 分片位的内容通过计算当前事务的开始时间的哈希值而得。要使用不同的分片位数量(例如 10),可以在建表时指定
AUTO_RANDOM(10)
。 - 自增位的值保存在存储引擎中,按顺序分配,每次分配完值后会自增 1。自增位保证了
AUTO_RANDOM
列值全局唯一。当自增位耗尽后,再次自动分配时会报Failed to read auto-increment value from storage engine
的错误。 - 关于取值范围:最终生成值包含的最大位数 = 分片位 + 自增位。有符号位的列的取值范围是
[-(2^(R-1))+1, (2^(R-1))-1]
。无符号位的列的取值范围是[0, (2^R)-1]
。 AUTO_RANDOM
可以与PRE_SPLIT_REGIONS
结合使用,用来在建表成功后就开始将表中的数据预均匀切分2^(PRE_SPLIT_REGIONS)
个 Region。
AUTO RANDOM
列隐式分配的值会影响 last_insert_id()
。可以使用 SELECT last_insert_id()
获取上一次 TiDB 隐式分配的 ID。
要查看某张含有 AUTO_RANDOM
属性的表的分片位数量,除了 SHOW CREATE TABLE
以外,还可以在系统表 INFORMATION_SCHEMA.TABLES
中 TIDB_ROW_ID_SHARDING_INFO
一列中查到模式为 PK_AUTO_RANDOM_BITS=x
的值,其中 x
为分片位的数量。
创建完一张含有 AUTO_RANDOM
属性的表后,可以使用 SHOW WARNINGS
查看当前表可支持的最大隐式分配的次数:
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
SHOW WARNINGS;
输出结果如下:
+-------+------+---------------------------------------------------------+
| Level | Code | Message |
+-------+------+---------------------------------------------------------+
| Note | 1105 | Available implicit allocation times: 288230376151711743 |
+-------+------+---------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
ID 隐式分配规则
AUTO_RANDOM
列隐式分配的值和自增列类似,也遵循 session 变量 auto_increment_increment
和 auto_increment_offset
的控制,其中隐式分配值的自增位 (ID) 满足等式 (ID - auto_increment_offset) % auto_increment_increment == 0
。
使用限制
目前在 TiDB 中使用 AUTO_RANDOM
有以下限制:
- 要使用显式插入的功能,需要将系统变量
@@allow_auto_random_explicit_insert
的值设置为1
(默认值为0
)。不建议自行显式指定含有AUTO_RANDOM
列的值。不恰当地显式赋值,可能会导致该表提前耗尽用于自动分配的数值。 - 该属性必须指定在
BIGINT
类型的主键列上,否则会报错。此外,当主键属性为NONCLUSTERED
时,即使是整型主键列,也不支持使用AUTO_RANDOM
。要了解关于CLUSTERED
主键的详细信息,请参考聚簇索引。 - 不支持使用
ALTER TABLE
来修改AUTO_RANDOM
属性,包括添加或移除该属性。 - 支持将
AUTO_INCREMENT
属性改为AUTO_RANDOM
属性。但在AUTO_INCREMENT
的列数据最大值已接近BIGINT
类型最大值的情况下,修改可能会失败。 - 不支持修改含有
AUTO_RANDOM
属性的主键列的列类型。 - 不支持与
AUTO_INCREMENT
同时指定在同一列上。 - 不支持与列的默认值
DEFAULT
同时指定在同一列上。 AUTO_RANDOM
列的数据很难迁移到AUTO_INCREMENT
列上,因为AUTO_RANDOM
列自动分配的值通常都很大。