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7.4 AutoRandom

AutoRandom 是 TiDB 4.0 提供的一种扩展语法，用于解决整数类型主键通过 AutoIncrement 属性隐式分配 ID 时的写热点问题。

7.4.1 AutoRandom 功能介绍

在前面的章节提到过，TiDB 的每一行数据都包含一个隐式的 _tidb_rowid。_tidb_rowid 会被编码到存储引擎的 Key 上，在 TiKV 中，这决定了数据在 TiKV 中的 Region 位置。

如果表的主键为整数类型，则 TiDB 会把表的主键映射为 _tidb_rowid，即使用“主键聚簇索引”。在这种情况下，如果表使用了 AUTO_INCREMENT 就会造成主键的热点问题，并无法使用 SHARD_ROW_ID_BITS 来打散热点。

针对上述热点问题，如果使用 AUTO_INCREMENT 仅仅只是用来保证主键唯一性（不需要连续或递增），那么我们可以将 AUTO_INCREMENT 改为 AUTO_RANDOM，插入数据时让 TiDB 自动为整型主键列分配一个值，消除行 ID 的连续性，从而达到打散热点的目的。

AutoRandom 提供以下的功能：

  • 唯一性：TiDB 始终保持填充数据在表范围内的唯一性。
  • 高性能：TiDB 能够以较高的吞吐分配数据，并保证数据的随机分布以配合 PRE_SPLIT_REGION 语法共同使用，避免大量写入时的写热点问题。
  • 支持隐式分配和显式写入：类似列的 AutoIncrement 属性，列的值既可以由 TiDB Server 自动分配，也可以由客户端直接指定写入。该需求来自于使用 Binlog 进行集群间同步时，保证上下游数据始终一致。

7.4.2 AutoRandom 语法介绍

在建表时，AUTO_RANDOM 关键字可以作为列属性，指定在 TiDB 主键列上。TiDB 4.0 中，列属性语法定义被更新为：

column_definition:
    data_type [NOT NULL | NULL] [DEFAULT default_value]
      [AUTO_INCREMENT | AUTO_RANDOM [(length)]]
      [UNIQUE [KEY] | [PRIMARY] KEY]
      [COMMENT 'string']
      [reference_definition]

注意，AutoRandom 仅支持主键列，唯一索引列尚不支持，目前也没有支持计划。AUTO_RANDOM 关键字后可以指定 Shard Bits 数量，默认为 5。

7.4.3 AutoRandom 使用示例

使用 AUTO_RANDOM 功能前，须在 TiDB 配置文件 experimental 部分设置 allow-auto-random = true。该参数详情可参见 allow-auto-random。

以下面语句建立的表为例：

tidb> create table t (a int primary key auto_random);

此时再执行形如 INSERT INTO t(b) values... 的 INSERT 语句，示例如下：

tidb> insert into t values (), ();
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

tidb> select * from t;
+-----------+
| a         |
+-----------+
| 201326593 |
| 201326594 |
+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)

tidb> insert into t values (), ();
Query OK, 2 rows affected (0.01 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

tidb> select * from t;
+------------+
| a          |
+------------+
|  201326593 |
|  201326594 |
| 2080374787 |
| 2080374788 |
+------------+
4 rows in set (0.00 sec)

tidb> select last_insert_id();
+------------------+
| last_insert_id() |
+------------------+
|       2080374787 |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)

注意：

  • 如果该 INSERT 语句没有指定整型主键列（a 列）的值，TiDB 会为该列自动分配值。该值不保证自增，不保证连续，只保证唯一，避免了连续的行 ID 带来的热点问题。
  • 如果该 INSERT 语句显式指定了整型主键列的值，和 AutoIncrement 属性类似，TiDB 会保存该值。
  • 若在单条 INSERT 语句中写入多个值，AutoRandom 属性会保证分配 ID 的连续性，同时 LAST_INSERT_ID() 返回第一个分配的值，这使得可以通过 LAST_INSERT_ID() 结果推断出所有被分配的 ID。

7.4.5 AutoRandom 与其它方案的比较

与 AutoRandom 相比，TiDB 还可以通过其他的方式避免主键自动分配时的写热点问题：

  • 使用 alter-primary-key 配置选项关闭主键聚簇索引，使用 AutoIncrement + SHARD_ROW_ID_BITS。

    在这种方式下，主键索引被当做普通的唯一索引处理，使得数据的写入可以由 SHARD_ROW_ID_BITS 语法打散避免热点，但缺点在于，主键仍然存在索引写入的热点，同时在查询时，由于关闭了聚簇索引，针对主键的查询需要进行一次额外的回表。

  • 在主键指定 UUID() 函数。

    这种做法同样可以为主键自动分配随机的默认值，保证数据和主键不存在写热点问题。但缺点在于 UUID() 分配的是字符串类型。TiDB 不支持字符串类型主键的聚簇索引，同样带来主键查询的额外回表。

参考文献：

参阅 AUTO_RANDOM 的详细说明