MySQL auto_increment实现

运维的时候，经常遇到auto_increment的疑惑：

1. 机器异常crash，重启后id回退的问题
2. 性能考虑，每次获取肯定不会持久化，内存中取值，statement复制如何保证主备一致
3. id的取值受binlog的保护吗

1. auto_increment相关的参数控制

1.1 innodb_autoinc_lock_mode

0: 每一个statement获取一个排他lock，直到statement结束，保证statement执行过程的id是连续的。
1: 单条确定insert影响的条数的时候，使用mutex。如果是insert select，load data这样的，使用排他lock。
2: 多条statement产生的id会穿插在一起，如果是statement复制，会产生不一致的情况。

1.2
　　auto_increment_increment
　　auto_increment_offset
　　控制自增的起始值和interval

2. auto_increment相关的数据结构

　　1. 锁模式中LOCK_AUTO_INC，即auto_increment的表锁。

/* Basic lock modes */
enum lock_mode {
    LOCK_IS = 0,    /* intention shared */
    LOCK_IX,    /* intention exclusive */
    LOCK_S,        /* shared */
    LOCK_X,        /* exclusive */
    LOCK_AUTO_INC,    /* locks the auto-inc counter of a table in an exclusive mode */
    LOCK_NONE,    /* this is used elsewhere to note consistent read */
    LOCK_NUM = LOCK_NONE/* number of lock modes */
};

2. dict_table_t： innodb表定义

lock_t*        autoinc_lock;   　　 　　表锁
mutex_t        autoinc_mutex;    　　   mutex锁
ib_uint64_t    autoinc;    　　　　　　  自增值
ulong        n_waiting_or_granted_auto_inc_locks;  等待自增表锁的队列数
const trx_t*        autoinc_trx;        hold自增表锁的事务

3. trx_t： 事务结构

    ulint        n_autoinc_rows;        statement插入的行数
    ib_vector_t*    autoinc_locks;  持有的自增lock

4. handler：table的innodb引擎句柄

  ulonglong next_insert_id;   下次插入的id
  ulonglong insert_id_for_cur_row; 当前插入的id
  Discrete_interval auto_inc_interval_for_cur_row; 缓存，一次申请一个区间，缓存在server层。减少对innodb的调用
  uint auto_inc_intervals_count;  向innodb申请id的interval。按照[1, 2, 4, 8, 16]递增。 最多1<<16 -1

　　 注意:handler里的这些变量，只在一个语句下有效，语句结束就清理掉了。

3. 测试case

create table pp( id int primary key auto_increment, name varchar(100));

　　session1 : insert into pp(name) values('xx');
　　session2 : insert into pp(name) values('xx'),('xx'),('xx'),('xx')
　　session3 : insert into pp(name) select name from pp;

4. auto_increment的实现原理

　　

4.2 锁的解释

根据锁持有的时间粒度，分为
　　1. 内存级别：类似mutex，很快释放
　　2. 语句级别：statement结束，释放
　　3. 事务级别：transaction提交或者回滚才释放
　　4. 会话级别：session级别，连接断开才释放

这里，session1和session2都是确定insert的条数，所以使用mutex分配固定的id。而session3未知，所以为了保证这一个statement的id是连续的，拿到一个lock，维持到statement结束才释放。

所以，为了提高并发量，锁持有的粒度越小越好。

4.3 缓存的解释

　　针对一个statement，预分配id值，减少对innodb的请求，也相应减少持有锁。

5. 测试细节

5.1 第一次执行

　　根据select max(id) from pp：获取autoinc的初始值
　　这样也就解释了文章开头的第一个疑惑，为什么机器crash了，id会回退。

简单函数栈：

　　ha_innobase::open
　　　　innobase_initialize_autoinc

5.2 session 1

　　1. 首先 持有mutex，获取autoinc
　　2. 因为insert的条数是1条，计算新的autoinc并更新到dict_table_t中，然后释放mutex结束

　　简单函数栈
　　handler::update_auto_increment
　　　　ha_innobase::get_auto_increment
　　　　　　ha_innobase::innobase_lock_autoinc
　　　　　　　　mutex_enter(&table->autoinc_mutex);
　　　　　　　　　　dict_table_autoinc_update_if_greater

5.3 session 2

　　1. 因为insert的条数是4条，所以前面的步骤都类似于session1，但计算完成新的autoinc为5，并更新dict_table_t.
　　2. 因为cache了[3,4,5],所以后面的三条insert，都在本地缓存中获取，不再请求innodb。

5.4 session 3

　　1. 因为不确定insert的条数，所以在语句的整个执行期间，持有lock。
　　2. 语句结束时，statement commit的时候释放
　　3. 第一次申请1个，第二次申请2个，第三次申请4个，共申请了3次。

　　简单函数栈：
　　　　handler::update_auto_increment
　　　　　　ha_innobase::get_auto_increment
　　　　　　　　row_lock_table_autoinc_for_mysql

　　　　trans_commit_stmt
　　　　　　　　row_unlock_table_autoinc_for_mysql

语句结束后, 清理语句级的环境
　　ha_release_auto_increment

insert_id_for_cur_row= 0; 当前语句的insert id设置为0
auto_inc_interval_for_cur_row.replace(0, 0, 0); 预分配的清空
auto_inc_intervals_count= 0; 预分配的迭代数也清0
table->in_use->auto_inc_intervals_forced.empty(); 清理链表

 

6. 警告：

　　1. 如果你的表是insert+delete的模式，你会发现重启了后，id被复用了，小心，被坑过的说。
　　2. 如果表上有自增键，insert select，load file，会对insert产生阻塞。

7. 思考：

　　1. 分布式的全局唯一递增（不保证连续） 怎么实现。  这是分布式系统都需要解决的问题！