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數據庫表到底該用自增長還是 UUID 作為主鍵 ?

admin
2025年4月27日 16:9 本文熱度 169

在 MySQL 中,使用 UUID 作為主鍵 在大表中可能會導致性能問題,尤其是在插入和修改數據時效率較低。以下是詳細的原因分析,以及為什么修改數據會導致索引刷新,以及字符主鍵為什么效率較低。


1. UUID 作為主鍵的問題

(1)UUID 的特性

  • UUID 是一個 128 位的字符串,通常表示為 36 個字符(例如:550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000)。
  • UUID 是全局唯一的,適合分布式系統中生成唯一標識。

(2)UUID 作為主鍵的缺點

1. 索引效率低
  • 索引大小:UUID 是字符串類型,占用空間較大(36 字節),而整型主鍵(如 BIGINT)僅占用 8 字節。索引越大,存儲和查詢的效率越低。
  • 索引分裂:UUID 是無序的,插入新數據時,可能會導致索引樹頻繁分裂和重新平衡,影響性能。
2. 插入性能差
  • 隨機性:UUID 是無序的,每次插入新數據時,新記錄可能會插入到索引樹的任意位置,導致索引樹頻繁調整。
  • 頁分裂:InnoDB 存儲引擎使用 B+ 樹作為索引結構,隨機插入會導致頁分裂,增加磁盤 I/O 操作。
3. 查詢性能差
  • 比較效率低:字符串比較比整型比較慢,尤其是在大表中,查詢性能會顯著下降。
  • 索引掃描范圍大:UUID 索引占用的空間大,導致索引掃描的范圍更大,查詢效率降低。


2. 修改數據導致索引刷新的原因

(1)索引的作用

  • 索引是為了加速查詢而創建的數據結構(如 B+ 樹)。
  • 當數據被修改時,索引也需要同步更新,以保持數據的一致性。

(2)修改數據對索引的影響

  • 更新主鍵
    • 如果修改了主鍵值,MySQL 需要刪除舊的主鍵索引記錄,并插入新的主鍵索引記錄。
    • 這個過程會導致索引樹的調整,增加磁盤 I/O 操作。
  • 更新非主鍵列
    • 如果修改的列是索引列(如唯一索引、普通索引),MySQL 需要更新對應的索引記錄。
    • 這個過程也會導致索引樹的調整。

(3)UUID 主鍵的額外開銷

  • 由于 UUID 是無序的,修改主鍵值時,新值可能會插入到索引樹的不同位置,導致索引樹頻繁調整。
  • 相比于有序的主鍵(如自增 ID),UUID 主鍵的修改操作代價更高。


3. 字符主鍵導致效率降低的原因

(1)存儲空間大

  • 字符主鍵(如 UUID)占用的存儲空間比整型主鍵大。
  • 索引的大小直接影響查詢性能,索引越大,查詢時需要的磁盤 I/O 操作越多。

(2)比較效率低

  • 字符串比較比整型比較慢,尤其是在大表中,查詢性能會顯著下降。
  • 例如,WHERE id = '550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000' 的效率低于 WHERE id = 12345

(3)索引分裂

  • 字符主鍵通常是無序的,插入新數據時,可能會導致索引樹頻繁分裂和重新平衡,影響性能。


4. 如何優化 UUID 主鍵的性能

(1)使用有序 UUID

  • 使用有序 UUID(如 UUIDv7),減少索引分裂和頁分裂。
  • 有序 UUID 的生成方式可以基于時間戳,保證插入順序。

(2)將 UUID 存儲為二進制

  • 將 UUID 存儲為 BINARY(16) 而不是 CHAR(36),減少存儲空間。

    sql 代碼解讀復制代碼CREATETABLEusers (
        idBINARY(16) PRIMARY KEY,
        nameVARCHAR(255)
    );

(3)使用自增主鍵 + UUID

  • 使用自增主鍵作為物理主鍵,UUID 作為邏輯主鍵。

    sql 代碼解讀復制代碼CREATETABLEusers (
        idBIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
        uuidCHAR(36UNIQUE,
        nameVARCHAR(255)
    );

(4)分區表

  • 對大表進行分區,減少單個索引樹的大小,提高查詢性能。


Summary

  • UUID 作為主鍵的缺點
    • 索引效率低,插入和查詢性能差。
    • 修改數據時,索引需要頻繁刷新,導致性能下降。
  • 字符主鍵效率低的原因
    • 存儲空間大,比較效率低,索引分裂頻繁。
  • 優化建議
    • 使用有序 UUID 或二進制存儲。
    • 結合自增主鍵和 UUID。
    • 對大表進行分區。
--- END ----

該文章在 2025/4/27 16:09:05 編輯過
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