MySQL 那些常见的错误设计规范

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但是过于方便的分享也让知识变得五花八门,很容易让人接收到错误的信息。这些错误最多的都是因为技术发展迅速,而且没有空闲时间去及时更新已经发布的内容所导致。为了避免给后面学习的人造成误解,我们今天来看一看 MySQL 设计规范中几个常见的错误例子。

主键的设计

错误的设计规范:主键建议使用自增 ID 值,不要使用 UUID,MD5,HASH,字符串作为主键

这个设计规范在很多文章中都能看到,自增主键的优点有占用空间小,有序,使用起来简单等优点。

下面先来看看自增主键的缺点:

  • 自增值由于在服务器端产生,需要有一把自增的 AI 锁保护,若这时有大量的插入请求,就可能存在自增引起的性能瓶颈,所以存在并发性能问题;

  • 自增值做主键,只能在当前实例中保证唯一,不能保证全局唯一,这就导致无法在分布式架构中使用;

  • 公开数据值,容易引发安全问题,如果我们的商品 ID 是自增主键的话,用户可以通过修改 ID 值来获取商品,严重的情况下可以知道我们数据库中一共存了多少商品。

  • MGR(MySQL Group Replication) 可能引起的性能问题;

因为自增值是在 MySQL 服务端产生的值,需要有一把自增的 AI 锁保护,若这时有大量的插入请求,就可能存在自增引起的性能瓶颈。比如在 MySQL 数据库中,参数 innodb_autoinc_lock_mode 用于控制自增锁持有的时间。虽然,我们可以调整参数 innodb_autoinc_lock_mode 获得自增的最大性能,但是由于其还存在其它问题。因此,在并发场景中,更推荐 UUID 做主键或业务自定义生成主键。

我们可以直接在 MySQ L使用 UUID() 函数来获取 UUID 的值。

MySQL> select UUID();
+--------------------------------------+
| UUID()                               |
+--------------------------------------+
| 23ebaa88-ce89-11eb-b431-0242ac110002 |
+--------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

需要特别注意的是,在存储时间时,UUID 是根据时间位逆序存储, 也就是低时间低位存放在最前面,高时间位在最后,即 UUID 的前 4 个字节会随着时间的变化而不断“随机”变化,并非单调递增。而非随机值在插入时会产生离散 IO,从而产生性能瓶颈。这也是 UUID 对比自增值最大的弊端。

为了解决这个问题,MySQL 8.0 推出了函数 UUID_TO_BIN,它可以把 UUID 字符串:

  • 通过参数将时间高位放在最前,解决了 UUID 插入时乱序问题;

  • 去掉了无用的字符串"-",精简存储空间;

  • 将字符串其转换为二进制值存储,空间最终从之前的 36 个字节缩短为了 16 字节。

下面我们将之前的 UUID 字符串 23ebaa88-ce89-11eb-b431-0242ac110002 通过函数 UUID_TO_BIN 进行转换,得到二进制值如下所示:

MySQL> SELECT UUID_TO_BIN(‘23ebaa88-ce89-11eb-b431-0242ac110002‘,TRUE) as UUID_BIN;
+------------------------------------+
| UUID_BIN                           |
+------------------------------------+
| 0x11EBCE8923EBAA88B4310242AC110002 |
+------------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)

除此之外,MySQL 8.0 也提供了函数 BIN_TO_UUID,支持将二进制值反转为 UUID 字符串。

虽然 MySQL 8.0 版本之前没有函数 UUID_TO_BIN/BIN_TO_UUID,还是可以通过自定义函数的方式解决。应用层的话可以根据自己的编程语言编写相应的函数。

当然,很多同学也担心 UUID 的性能和存储占用的空间问题,这里我也做了相关的插入性能测试,结果如下表所示:

MySQL 那些常见的错误设计规范

可以看到,MySQL 8.0 提供的排序 UUID 性能最好,甚至比自增 ID 还要好。此外,由于 UUID_TO_BIN 转换为的结果是16 字节,仅比自增 ID 增加 8 个字节,最后存储占用的空间也仅比自增大了 3G。

而且由于 UUID 能保证全局唯一,因此使用 UUID 的收益远远大于自增 ID。可能你已经习惯了用自增做主键,但是在并发场景下,更推荐 UUID 这样的全局唯一值做主键。

当然了,UUID虽好,但是在分布式场景下,主键还需要加入一些额外的信息,这样才能保证后续二级索引的查询效率,推荐根据业务自定义生成主键。但是在并发量和数据量没那么大的情况下,还是推荐使用自增 UUID 的。大家更不要以为 UUID 不能当主键了。

金融字段的设计

错误的设计规范:同财务相关的金额类数据必须使用 decimal 类型 由于 float 和 double 都是非精准的浮点数类型,而 decimal 是精准的浮点数类型。所以一般在设计用户余额,商品价格等金融类字段一般都是使用 decimal 类型,可以精确到分。

但是在海量互联网业务的设计标准中,并不推荐用 DECIMAL 类型,而是更推荐将 DECIMAL 转化为整型类型。 也就是说,金融类型更推荐使用用分单位存储,而不是用元单位存储。如1元在数据库中用整型类型 100 存储。

下面是 bigint 类型的优点:

  • decimal 是通过二进制实现的一种编码方式,计算效率不如 bigint

  • 使用 bigint 的话,字段是定长字段,存储高效,而 decimal 根据定义的宽度决定,在数据设计中,定长存储性能更好

  • 使用 bigint 存储分为单位的金额,也可以存储千兆级别的金额,完全够用

枚举字段的使用

错误的设计规范:避免使用 ENUM 类型

在以前开发项目中,遇到用户性别,商品是否上架,评论是否隐藏等字段的时候,都是简单的将字段设计为 tinyint,然后在字段里备注 0 为什么状态,1 为什么状态。

这样设计的问题也比较明显:

  • 表达不清:这个表可能是其他同事设计的,你印象不是特别深的话,每次都需要去看字段注释,甚至有时候在编码的时候需要去数据库确认字段含义

  • 脏数据:虽然在应用层可以通过代码限制插入的数值,但是还是可以通过sql和可视化工具修改值

这种固定选项值的字段,推荐使用 ENUM 枚举字符串类型,外加 SQL_MODE 的严格模式

在MySQL 8.0.16 以后的版本,可以直接使用check约束机制,不需要使用enum枚举字段类型

而且我们一般在定义枚举值的时候使用"Y","N"等单个字符,并不会占用很多空间。但是如果选项值不固定的情况,随着业务发展可能会增加,才不推荐使用枚举字段。

索引个数限制

错误的设计规范:限制每张表上的索引数量,一张表的索引不能超过 5 个

MySQL 单表的索引没有个数限制,业务查询有具体需要,创建即可,不要迷信个数限制

子查询的使用

错误的设计规范:避免使用子查询

其实这个规范对老版本的 MySQL 来说是对的,因为之前版本的 MySQL 数据库对子查询优化有限,所以很多 OLTP 业务场合下,我们都要求在线业务尽可能不用子查询。

然而,MySQL 8.0 版本中,子查询的优化得到大幅提升,所以在新版本的MySQL中可以放心的使用子查询。

子查询相比 JOIN 更易于人类理解,比如我们现在想查看2020年没有发过文章的同学的数量

SELECT COUNT(*)
FROM user
WHERE id not in (
    SELECT user_id
    from blog
    where publish_time >= "2020-01-01" AND  publish_time <= "2020-12-31"
)

可以看到,子查询的逻辑非常清晰:通过 not IN 查询文章表的用户有哪些。

如果用 left join 写

SELECT count(*)
FROM user LEFT JOIN blog
ON user.id = blog.user_id and blog.publish_time >= "2020-01-01" and blog.publish_time <= "2020-12-31"
where blog.user_id is NULL;

可以发现,虽然 LEFT JOIN 也能完成上述需求,但不容易理解。

我们使用 explain查看两条 sql 的执行计划,发现都是一样的

MySQL 那些常见的错误设计规范

通过上图可以很明显看到,不论是子查询还是 LEFT JOIN,最终都被转换成了left hash Join,所以上述两条 SQL 的执行时间是一样的。即,在 MySQL 8.0 中,优化器会自动地将 IN 子查询优化,优化为最佳的 JOIN 执行计划,这样一来,会显著的提升性能。

总结

阅读完前面的内容相信大家对 MySQL 已经有了新的认知,这些常见的错误可以总结为以下几点:

  • UUID 也可以当主键,自增 UUID 比自增主键性能更好,多占用的空间也可忽略不计

  • 金融字段除了 decimal,也可以试试 bigint,存储分为单位的数据

  • 对于固定选项值的字段,MySQL8 以前推荐使用枚举字段,MySQL8 以后使用check函数约束,不要使用 0,1,2 表示

  • 一张表的索引个数并没有限制不能超过5个,可以根据业务情况添加和删除

  • MySQL8 对子查询有了优化,可以放心使用。

MySQL 那些常见的错误设计规范

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