AUTO_RANDOM 新特性于 v3.1.0
用户场景
由于 AUTO_RANDOM 的值是随机且唯一的，AUTO_RANDOM 常用于替代 AUTO_INCREMENT，以避免 TiDB 为连续 ID 分配而导致的单个存储节点的写入热点。如果当前的 AUTO_INCREMENT 列是主键且类型为 BIGINT，可以执行 ALTER TABLE t MODIFY COLUMN id BIGINT AUTO_RANDOM(5); 语句，将其从 AUTO_INCREMENT 转换为 AUTO_RANDOM。
在 CREATE TABLE 语句中，AUTO_RANDOM_BASE 参数用于设置 auto_random 的初始递增部分值。此选项可以视为内部接口的一部分，你可以忽略此参数。
基本概念
AUTO_RANDOM 是一种列属性，用于自动为 BIGINT 列分配值。自动分配的值是 随机 且 唯一 的。
要创建带有 AUTO_RANDOM 列的表，可以使用以下语句。AUTO_RANDOM 列必须包含在主键中，并且 AUTO_RANDOM 列必须是主键的第一列。
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));
你可以将关键字 AUTO_RANDOM 包裹在可执行注释中。更多细节请参考 TiDB 特定注释语法。
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));
在执行 INSERT 语句时：
- 如果你明确指定了
AUTO_RANDOM列的值，则会按原样插入表中。 - 如果没有明确指定
AUTO_RANDOM列的值，TiDB 会生成一个随机值并插入表中。
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 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)
由 TiDB 自动分配的 AUTO_RANDOM(S, R) 列值总共占用 64 位：
S是分片位数，范围为1到15，默认值为5。R是自动分配范围的总长度，范围为32到64，默认值为64。
带符号位的 AUTO_RANDOM 值结构如下：
| Signed bit | Reserved bits | Shard bits | Auto-increment bits |
|---|---|---|---|
| 1 bit | 64-R bits | S bits | R-1-S bits |
无符号位的 AUTO_RANDOM 值结构如下：
| Reserved bits | Shard bits | Auto-increment bits |
|---|---|---|
64-R bits | S bits | R-S bits |
- 是否有符号位，取决于对应列是否具有
UNSIGNED属性。 - 符号位的长度由是否存在
UNSIGNED属性决定。如果存在，长度为0；否则为1。 - 保留位的长度为
64-R，且始终为0。 - 分片位的内容通过计算当前事务起始时间的哈希值获得。若需使用不同长度的分片位（如 10 位），可以在创建表时指定
AUTO_RANDOM(10)。 - 自动递增位的值存储在存储引擎中，并按顺序分配。每次分配新值时，值会加 1。自动递增位确保
AUTO_RANDOM的值在全局范围内唯一。当自动递增位耗尽时，再次分配值会报错Failed to read auto-increment value from storage engine。 - 值范围：最终生成值的最大位数 = 分片位数 + 自动递增位数。带符号列的范围为
[-(2^(R-1))+1, (2^(R-1))-1]，无符号列的范围为[0, (2^R)-1]。 - 你可以在创建表时使用
AUTO_RANDOM搭配PRE_SPLIT_REGIONS。当表创建成功后，PRE_SPLIT_REGIONS会将表中的数据预先分割成2^(PRE_SPLIT_REGIONS)个 Region。
隐式分配给 AUTO_RANDOM 列的值会影响 last_insert_id()。你可以使用 SELECT last_insert_id() 来获取 TiDB 最后隐式分配的 ID。
要查看带有 AUTO_RANDOM 列的表的分片位数，可以执行 SHOW CREATE TABLE。你也可以在 information_schema.tables 系统表中的 TIDB_ROW_ID_SHARDING_INFO 列看到 PK_AUTO_RANDOM_BITS=x 模式的值，其中 x 为分片位数。
在创建带有 AUTO_RANDOM 列的表后，可以使用 SHOW WARNINGS 查看最大隐式分配次数：
CREATE TABLE t (a BIGINT AUTO_RANDOM, b VARCHAR(255), PRIMARY KEY (a));
SHOW WARNINGS;
输出示例：
+-------+------+---------------------------------------------------------+
| Level | Code | Message |
+-------+------+---------------------------------------------------------+
| Note | 1105 | Available implicit allocation times: 288230376151711743 |
+-------+------+---------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
ID 的隐式分配规则
TiDB 对 AUTO_RANDOM 列的隐式分配值，类似于 AUTO_INCREMENT 列。它们也受会话级系统变量 auto_increment_increment 和 auto_increment_offset 控制。隐式分配值的自动递增位（ID）满足方程 (ID - auto_increment_offset) % auto_increment_increment == 0。
清除 auto-increment ID 缓存
当你在多 TiDB 服务器实例的部署中，向 AUTO_RANDOM 列插入显式值时，可能会发生 ID 冲突，类似于 AUTO_INCREMENT 列。如果显式插入的 ID 值与 TiDB 用于自动生成的内部计数器冲突，可能会导致错误。
冲突发生的原因如下：每个 AUTO_RANDOM ID 由随机位和自动递增部分组成。TiDB 使用内部计数器管理自动递增部分。如果你显式插入的 ID 的自动递增部分与计数器的下一个值相同，TiDB 在后续自动生成时可能会遇到重复键错误。更多细节请参见 AUTO_INCREMENT 唯一性。
在单个 TiDB 实例中，不会出现此问题，因为节点在处理显式插入时会自动调整其内部计数器，避免未来冲突。而在多个 TiDB 节点中，每个节点维护自己的 ID 缓存，显式插入后需要清除这些缓存以防止冲突。为清除未分配的缓存 ID，避免潜在冲突，你有两个选项：
选项 1：自动重置（推荐）
ALTER TABLE t AUTO_RANDOM_BASE=0;
此语句会自动确定一个合适的基值。虽然会产生类似 Can't reset AUTO_INCREMENT to 0 without FORCE option, using XXX instead 的警告信息，但基值 会 改变，你可以安全忽略此警告。
选项 2：手动设置特定的基值
如果你需要设置特定的基值（例如 1000），可以使用 FORCE 关键字：
ALTER TABLE t FORCE AUTO_RANDOM_BASE = 1000;
这种方式不太方便，因为你需要自己确定合适的基值。
这两个命令会修改后续所有 TiDB 节点中 AUTO_RANDOM 值生成的起点，但不会影响已分配的 ID。
限制条件
使用 AUTO_RANDOM 时，请注意以下限制：
- 要插入显式值，你需要将系统变量
@@allow_auto_random_explicit_insert设置为1（默认为0）。不建议在插入数据时显式指定带有AUTO_RANDOM属性的列的值，否则可能会提前用完此表可自动分配的数值。 - 仅能将此属性指定在主键列的
BIGINT类型上，否则会报错。此外，当主键属性为NONCLUSTERED时，即使是整数主键，也不支持AUTO_RANDOM。关于CLUSTERED类型主键的更多细节，请参考 聚簇索引。 - 不能使用
ALTER TABLE来修改AUTO_RANDOM属性，包括添加或删除此属性。 - 当最大值接近列类型最大值时，不能将
AUTO_INCREMENT转为AUTO_RANDOM。 - 不能更改带有
AUTO_RANDOM属性的主键列的列类型。 - 不能同时为同一列指定
AUTO_RANDOM和AUTO_INCREMENT。 - 不能同时为同一列指定
AUTO_RANDOM和DEFAULT（列的默认值）。 - 当列使用
AUTO_RANDOM时，若要将列属性改回AUTO_INCREMENT，较为困难，因为自动生成的值可能非常大。