MySQL里有很多自增的id，每个自增id都是定义了初始值，然后不停地往上加步长。虽然自然数是没有上限的，但是在计算机里，只要定义了表示这个数的字节长度，那它就有上限。比如，无符号整型(unsigned int)是4个字节，上限就是232-1。
既然自增id有上限，就有可能被用完。但是，自增id用完了会怎么样呢？
今天这篇文章，我们就来看看MySQL里面的几种自增id，一起分析一下它们的值达到上限以后，会出现什么情况。
表定义自增值id
说到自增id，你第一个想到的应该就是表结构定义里的自增字段，也就是我在第39篇文章《自增主键为什么不是连续的？》中和你介绍过的自增主键id。
表定义的自增值达到上限后的逻辑是：再申请下一个id时，得到的值保持不变。
我们可以通过下面这个语句序列验证一下：
可以看到，第一个insert语句插入数据成功后，这个表的AUTO_INCREMENT没有改变（还是4294967295），就导致了第二个insert语句又拿到相同的自增id值，再试图执行插入语句，报主键冲突错误。
232-1（4294967295）不是一个特别大的数，对于一个频繁插入删除数据的表来说，是可能会被用完的。因此在建表的时候你需要考察你的表是否有可能达到这个上限，如果有可能，就应该创建成8个字节的bigint unsigned。
InnoDB系统自增row_id
如果你创建的InnoDB表没有指定主键，那么InnoDB会给你创建一个不可见的，长度为6个字节的row_id。InnoDB维护了一个全局的dict_sys.row_id值，所有无主键的InnoDB表，每插入一行数据，都将当前的dict_sys.row_id值作为要插入数据的row_id，然后把dict_sys.row_id的值加1。
实际上，在代码实现时row_id是一个长度为8字节的无符号长整型(bigint unsigned)。但是，InnoDB在设计时，给row_id留的只是6个字节的长度，这样写到数据表中时只放了最后6个字节，所以row_id能写到数据表中的值，就有两个特征：
- row_id写入表中的值范围，是从0到2481；
- 当dict_sys.row_id=248时，如果再有插入数据的行为要来申请row_id，拿到以后再取最后6个字节的话就是0。
也就是说，写入表的row_id是从0开始到248-1。达到上限后，下一个值就是0，然后继续循环。
当然，248-1这个值本身已经很大了，但是如果一个MySQL实例跑得足够久的话，还是可能达到这个上限的。在InnoDB逻辑里，申请到row_id=N后，就将这行数据写入表中；如果表中已经存在row_id=N的行，新写入的行就会覆盖原有的行。
要验证这个结论的话，你可以通过gdb修改系统的自增row_id来实现。注意，用gdb改变量这个操作是为了便于我们复现问题，只能在测试环境使用。
图1 row_id用完的验证序列
图2 row_id用完的效果验证
可以看到，在我用gdb将dict_sys.row_id设置为248之后，再插入的a=2的行会出现在表t的第一行，因为这个值的row_id=0。之后再插入的a=3的行，由于row_id=1，就覆盖了之前a=1的行，因为a=1这一行的row_id也是1。
从这个角度看，我们还是应该在InnoDB表中主动创建自增主键。因为，表自增id到达上限后，再插入数据时报主键冲突错误，是更能被接受的。
毕竟覆盖数据，就意味着数据丢失，影响的是数据可靠性；报主键冲突，是插入失败，影响的是可用性。而一般情况下，可靠性优先于可用性。
Xid
在第15篇文章《答疑文章（一）：日志和索引相关问题》中，我和你介绍redo log和binlog相配合的时候，提到了它们有一个共同的字段叫作Xid。它在MySQL中是用来对应事务的。
那么，Xid在MySQL内部是怎么生成的呢？
MySQL内部维护了一个全局变量global_query_id，每次执行语句的时候将它赋值给Query_id，然后给这个变量加1。如果当前语句是这个事务执行的第一条语句，那么MySQL还会同时把Query_id赋值给这个事务的Xid。
而global_query_id是一个纯内存变量，重启之后就清零了。所以你就知道了，在同一个数据库实例中，不同事务的Xid也是有可能相同的。
但是MySQL重启之后会重新生成新的binlog文件，这就保证了，同一个binlog文件里，Xid一定是惟一的。
虽然MySQL重启不会导致同一个binlog里面出现两个相同的Xid，但是如果global_query_id达到上限后，就会继续从0开始计数。从理论上讲，还是就会出现同一个binlog里面出现相同Xid的场景。
因为global_query_id定义的长度是8个字节，这个自增值的上限是264-1。要出现这种情况，必须是下面这样的过程：
- 执行一个事务，假设Xid是A；
- 接下来执行264次查询语句，让global_query_id回到A；
- 再启动一个事务，这个事务的Xid也是A。
不过，264这个值太大了，大到你可以认为这个可能性只会存在于理论上。
Innodb trx_id
Xid和InnoDB的trx_id是两个容易混淆的概念。
Xid是由server层维护的。InnoDB内部使用Xid，就是为了能够在InnoDB事务和server之间做关联。但是，InnoDB自己的trx_id，是另外维护的。
其实，你应该非常熟悉这个trx_id。它就是在我们在第8篇文章《事务到底是隔离的还是不隔离的？》中讲事务可见性时，用到的事务id（transaction id）。
InnoDB内部维护了一个max_trx_id全局变量，每次需要申请一个新的trx_id时，就获得max_trx_id的当前值，然后并将max_trx_id加1。
InnoDB数据可见性的核心思想是：每一行数据都记录了更新它的trx_id，当一个事务读到一行数据的时候，判断这个数据是否可见的方法，就是通过事务的一致性视图与这行数据的trx_id做对比。
对于正在执行的事务，你可以从information_schema.innodb_trx表中看到事务的trx_id。
我在上一篇文章的末尾留给你的思考题，就是关于从innodb_trx表里面查到的trx_id的。现在，我们一起来看一个事务现场：
图3 事务的trx_id
session B里，我从innodb_trx表里查出的这两个字段，第二个字段trx_mysql_thread_id就是线程id。显示线程id，是为了说明这两次查询看到的事务对应的线程id都是5，也就是session A所在的线程。
可以看到，T2时刻显示的trx_id是一个很大的数；T4时刻显示的trx_id是1289，看上去是一个比较正常的数字。这是什么原因呢？
实际上，在T1时刻，session A还没有涉及到更新，是一个只读事务。而对于只读事务，InnoDB并不会分配trx_id。也就是说：
- 在T1时刻，trx_id的值其实就是0。而这个很大的数，只是显示用的。一会儿我会再和你说说这个数据的生成逻辑。
- 直到session A 在T3时刻执行insert语句的时候，InnoDB才真正分配了trx_id。所以，T4时刻，session B查到的这个trx_id的值就是1289。
需要注意的是，除了显而易见的修改类语句外，如果在select 语句后面加上for update，这个事务也不是只读事务。
在上一篇文章的评论区，有同学提出，实验的时候发现不止加1。这是因为：
- update 和 delete语句除了事务本身，还涉及到标记删除旧数据，也就是要把数据放到purge队列里等待后续物理删除，这个操作也会把max_trx_id+1， 因此在一个事务中至少加2；
- InnoDB的后台操作，比如表的索引信息统计这类操作，也是会启动内部事务的，因此你可能看到，trx_id值并不是按照加1递增的。
那么，T2时刻查到的这个很大的数字是怎么来的呢？
其实，这个数字是每次查询的时候由系统临时计算出来的。它的算法是：把当前事务的trx变量的指针地址转成整数，再加上248。使用这个算法，就可以保证以下两点：
- 因为同一个只读事务在执行期间，它的指针地址是不会变的，所以不论是在 innodb_trx还是在innodb_locks表里，同一个只读事务查出来的trx_id就会是一样的。
- 如果有并行的多个只读事务，每个事务的trx变量的指针地址肯定不同。这样，不同的并发只读事务，查出来的trx_id就是不同的。
那么，为什么还要再加上248呢？
在显示值里面加上248，目的是要保证只读事务显示的trx_id值比较大，正常情况下就会区别于读写事务的id。但是，trx_id跟row_id的逻辑类似，定义长度也是8个字节。因此，在理论上还是可能出现一个读写事务与一个只读事务显示的trx_id相同的情况。不过这个概率很低，并且也没有什么实质危害，可以不管它。
另一个问题是，只读事务不分配trx_id，有什么好处呢？
- 一个好处是，这样做可以减小事务视图里面活跃事务数组的大小。因为当前正在运行的只读事务，是不影响数据的可见性判断的。所以，在创建事务的一致性视图时，InnoDB就只需要拷贝读写事务的trx_id。
- 另一个好处是，可以减少trx_id的申请次数。在InnoDB里，即使你只是执行一个普通的select语句，在执行过程中，也是要对应一个只读事务的。所以只读事务优化后，普通的查询语句不需要申请trx_id，就大大减少了并发事务申请trx_id的锁冲突。
由于只读事务不分配trx_id，一个自然而然的结果就是trx_id的增加速度变慢了。
但是，max_trx_id会持久化存储，重启也不会重置为0，那么从理论上讲，只要一个MySQL服务跑得足够久，就可能出现max_trx_id达到248-1的上限，然后从0开始的情况。
当达到这个状态后，MySQL就会持续出现一个脏读的bug，我们来复现一下这个bug。
首先我们需要把当前的max_trx_id先修改成248-1。注意：这个case里使用的是可重复读隔离级别。具体的操作流程如下：
图 4 复现脏读
由于我们已经把系统的max_trx_id设置成了248-1，所以在session A启动的事务TA的低水位就是248-1。
在T2时刻，session B执行第一条update语句的事务id就是248-1，而第二条update语句的事务id就是0了，这条update语句执行后生成的数据版本上的trx_id就是0。
在T3时刻，session A执行select语句的时候，判断可见性发现，c=3这个数据版本的trx_id，小于事务TA的低水位，因此认为这个数据可见。
但，这个是脏读。
由于低水位值会持续增加，而事务id从0开始计数，就导致了系统在这个时刻之后，所有的查询都会出现脏读的。
并且，MySQL重启时max_trx_id也不会清0，也就是说重启MySQL，这个bug仍然存在。
那么，这个bug也是只存在于理论上吗？
假设一个MySQL实例的TPS是每秒50万，持续这个压力的话，在17.8年后，就会出现这个情况。如果TPS更高，这个年限自然也就更短了。但是，从MySQL的真正开始流行到现在，恐怕都还没有实例跑到过这个上限。不过，这个bug是只要MySQL实例服务时间够长，就会必然出现的。
当然，这个例子更现实的意义是，可以加深我们对低水位和数据可见性的理解。你也可以借此机会再回顾下第8篇文章《事务到底是隔离的还是不隔离的？》中的相关内容。
thread_id
接下来，我们再看看线程id（thread_id）。其实，线程id才是MySQL中最常见的一种自增id。平时我们在查各种现场的时候，show processlist里面的第一列，就是thread_id。
thread_id的逻辑很好理解：系统保存了一个全局变量thread_id_counter，每新建一个连接，就将thread_id_counter赋值给这个新连接的线程变量。
thread_id_counter定义的大小是4个字节，因此达到232-1后，它就会重置为0，然后继续增加。但是，你不会在show processlist里看到两个相同的thread_id。
这，是因为MySQL设计了一个唯一数组的逻辑，给新线程分配thread_id的时候，逻辑代码是这样的：
这个代码逻辑简单而且实现优雅，相信你一看就能明白。
小结
今天这篇文章，我给你介绍了MySQL不同的自增id达到上限以后的行为。数据库系统作为一个可能需要7*24小时全年无休的服务，考虑这些边界是非常有必要的。
每种自增id有各自的应用场景，在达到上限后的表现也不同：
- 表的自增id达到上限后，再申请时它的值就不会改变，进而导致继续插入数据时报主键冲突的错误。
- row_id达到上限后，则会归0再重新递增，如果出现相同的row_id，后写的数据会覆盖之前的数据。
- Xid只需要不在同一个binlog文件中出现重复值即可。虽然理论上会出现重复值，但是概率极小，可以忽略不计。
- InnoDB的max_trx_id 递增值每次MySQL重启都会被保存起来，所以我们文章中提到的脏读的例子就是一个必现的bug，好在留给我们的时间还很充裕。
- thread_id是我们使用中最常见的，而且也是处理得最好的一个自增id逻辑了。
当然，在MySQL里还有别的自增id，比如table_id、binlog文件序号等，就留给你去验证和探索了。
不同的自增id有不同的上限值，上限值的大小取决于声明的类型长度。而我们专栏声明的上限id就是45，所以今天这篇文章也是我们的最后一篇技术文章了。
既然没有下一个id了，课后也就没有思考题了。今天，我们换一个轻松的话题，请你来说说，读完专栏以后有什么感想吧。
这个“感想”，既可以是你读完专栏前后对某一些知识点的理解发生的变化，也可以是你积累的学习专栏文章的好方法，当然也可以是吐槽或者对未来的期望。
欢迎你给我留言，我们在评论区见，也欢迎你把这篇文章分享给更多的朋友一起阅读。
精选留言
- Continue 2019-02-25
跟着学了三个多月，受益匪浅，学到了很多新的知识和其中的原理！
作者回复
早🤝
2019-02-25
- 克劳德 2019-02-25
本人服务端工程师，在学习这门课之前数据库一直是我的短板，曾听朋友说MySQL或数据库中涉及了很多方面的知识点，每一个拿出来展开讲几乎都能出一本书了，对数据库是越来越忌惮，同时也因为工作上并没有过多接触，水平便一直停留在编写简单SQL层面。
在面试中被问到数据库问题，只能无奈的说这块不太清楚，也曾在网上自学过，但网上的文章知识点比较零散，很多都是给出一些结论性的观点，由于不了解其内部原理，记忆很难深刻。
老实说，当初报这门课的时候就像买技术书籍一样，我相信大家都有这样的体会，以为买到了就等于学到了，所以有一段时间没有点开看过，以至于后面开始学的时候都是在追赶老师和大家的进度，唯一遗憾的地方就是没能跟老师及时留言互动。
这门课虽然是文字授课，但字里行间给我的感觉就是很亲切很舒服，为什么呢，因为老师可以把晦涩的知识变得通俗易懂，有时我在思考，如果让我来讲一个自己擅长的领域是否也能做到这一点，如果要做到的话需要什么样的知识储备呢。
最后真要感谢老师的这门课，让我从心里不再惧怕数据库问题，不管是工作还是面试中信心倍增，现在时不时都敢和我们DBA“切磋切磋“了，哈哈。
祝好~
作者回复
👍“切磋切磋“
留言不会“过时”哈，在对应的章节下面提出相关的问题，我会持续关注评论区
2019-02-25
- 三胖 2019-02-25
老师，我才学了四分之一的课程，但是这门课已经更新完了，我是直接跑到最后一节技术篇来留言的！很想知道，后来者比如我在学到后面的课程时遇到问题留言，老师还会看会回复吗？（老师的课程超值！！）
作者回复
会看的
后台系统是按照留言时间显示的
而且我在这事情上有强迫症，一定会让“未处理问题”变成0的😆
只是说如果是其他同学评论区问过的问题，我可能就不会重复回复了
2019-02-25
- 某、人 2019-02-26
很遗憾没能坚持到最后,但是也很庆幸能遇到这么好的专栏。以前了解mysql都是一些零散的知识点,通过学习完专栏,不论是mysql整体架构还是基础的知识点,都有了更深的认识。以后就把老师的文档当官方文档查,出现问题先来看看专栏。
感触特别深的是,老师对于提到的每一个问题,都会严谨又认真的去回答,尽量帮助每一位同学都能有所收获。要做到这一点，是特别耗费精力的。
感谢老师的传道授业解惑,希望以后有机会能当面向老师请教问题。期待老师下一部杰作
作者回复
刚过完年都是很忙的， 找时间补上哈，等你的评论区留言^_^
2019-02-26
- 夜空中最亮的星（华仔） 2019-02-25
不知道是最后一篇，否则的话就慢些读完了；
我是一名运维，公司也没有DBA，所以MySQL库也归我收拾；
读了老师的专栏，操作起数据库来，心情更好了；
老师的课，让我有了想看完《高性能MySQL》的兴趣；
听了老师的课，开发都来问我数据库的问题了，高兴；
老师你会有返场吗？我猜会 😄
可否透漏下接下来的安排，会有续集吗？进阶吗？
不想这一别就是一生。
您的从未谋面的学生。
作者回复
谢谢你
“开发都来问我数据库的问题了”，当年我也是这么开始“入坑”，加油
2019-02-25
- 极客时间 2019-02-25
通過這個專欄的系統學習，梳理很多知識點、擴展了我對MySQL的認識及以後使用。感謝老師的諄諄教導！
- NoDBA 2019-02-27
低版本thread_id超过2^32-1后，在general log显示是负数，高版本貌似没有这个问题，是否高版本的thread_id是8字节呢？
作者回复
主要不是定义的问题，而是打印的时候代码问题，按照这个代码输出的：
"%5ld ", (long) thread_id
是个bug， 超过2^31就变成负数了，
新版本改了
好问题😆
2019-02-28
- kun 2019-02-26
感觉戛然而止哈 没学够，后面还会再回顾，老师辛苦！
- 亮 2019-02-25
老师，sql 的where里 < 10001 和 <= 10000有什么区别吗？
作者回复
这要看你关注的是什么
你这么问，应该这个字段是整型吧？
从查询结果可能是一样的，
不过锁的范围不同，你可以看下21篇
2019-02-25
- IceGeek17 2019-02-25
感谢老师，课程受益匪浅，
课程结束后，如果有问题，是继续在这里的评论区提问，还是会有另外一条答疑通道？
另外，在第35篇我提了几个问题，老师还没有回答，我这里再贴一下，老师看一下
问题一：
对于BKA算法的流程理解，用文中的例子，先把t1表（小表）中查询需要的字段放入join_buffer, 然后把join_buffer里的字段值批量传给t2表，先根据索引a查到id，然后得到一批主键id，再根据主键id排序，然后再根据排完序的id去主键索引查数据（这里用到MRR）
理解是否正确？
这里对于主键id排序是在哪里做的，是在join_buffer里，还是另外再开辟一块临时内存？如果在join_buffer里，那join_buffer里的每行内容是不是：t2.id + t1查询必须的字段，并且join_buffer里是根据id排序的？
问题二：
虽然MySQL官方没有支持hash join，但是之前看到文章说，MariaDB已经支持hash join，能不能后续在答疑文章中简单总结下mariaDB支持的join算法
问题三：
在实际项目中，一个比较困惑的问题，看到过这样的类似写法：
select xxx from t1 join t2 on t1.id = t2.id for update （目的是获取几个表上最新的数据，并且加上锁，防止数据被更新）
这里有几个问题：
1) 像这样 join + for update，表上的加锁规则是怎么样的？是不是在需要join的两个表上根据具体的查询执行过程都加上锁？
2）像这样 join + for update 的用法是否合理？碰到这样的场景，应该怎么去做？
问题四：
看过阿里输出的开发手册里，强调 “最多不超过三表join”，实际项目中，给我感觉很难做到所有业务都不超过三表join，那这里的问题就是，有什么相关的经验方法，可以尽量降低参与join的数据表？
比如，在数据表里添加冗余字段，可以降低参与join的数据表数量，还有什么其他好的方法？
作者回复
就在我们评论区，提跟文章相关的内容，会继续关注。
问题一、前面的过程理解正确，MRR过程用的是read_rnd_buffer
问题二、其实我们文中最后那个过程，你把他设想成在MySQL内部执行。。
问题三、这种复杂的语句，你要把我们两部分知识点连起来看。一个原则：for update的话，执行语句过程中扫到的间隙和记录都要加锁。 当然最好是不这么做，拆成两个语句会好些。
问题四、还是我文中的建议，如果都用NLJ或BKA算法的join其实还好，所以看看explain。
降低join表数量的方法，基本上行就是冗余字段和拆成多个语句这两个方向了
2019-02-25
- Leon📷 2019-02-25
跟着老师终于学到了最后，每天的地铁时间无比充实，我对mysql的基本原理和工作流程大致有了初步的了解，而不是以前的增删查改，打算以后抽时间再二刷三刷，等全部搞懂后，再去看看高性能mysql这本书，如果时间允许，打算再去自己参照教程实现一个简易的DB，课程虽然结束了，仍然感觉意犹未尽，希望老师拉一个倍洽群，大家一起在里面讨论和学习
作者回复
👍
评论区一直会开放
大家到对应的文章去提相关问题 🤝
二刷三刷我也一直在哦😆
2019-02-25
- Dkey 2019-02-25
当前系统并无其他事务存在时，启动一个只读事务时（意味没有事务id），它的低高水位是怎么样的老师。
作者回复
假设当前没有其他事务存在，假设当前的max_trx_id=N,
这时候启动一个只读事务，它的高低水位就都是N。
2019-02-25
- shawn 2019-02-25
受益匪浅，最后几讲还想了解下null值如何建立索引，由于null直接不能比较和排序，MySQL能区分出每一个null值吗
作者回复
可以，因为普通索引上都有主键值对吧，
所以其实是 (null, id1), (null, id2) ....
2019-02-25
- 亢星东 2019-03-13
id是有上限的，这个的id上限是45，这个结局可以，讲的不错，学到很多
- Bamboo 2019-03-12
今天终于读完了，从对MySQL只停留在CRUD操作的水平，慢慢开始对MySQL底层的机制有了一些认识，在遇到问题时，会首先从底层原理去分析，并结合explain来验证自己的分析，一次很nice的学习之旅。感谢大神老师这么认真负责，节假日都不休息，哈哈！
作者回复
👍
2019-03-13
- ArtistLu 2019-03-08
相遇恨晚😆，安慰下自己，种树的最好时机是十年前，其次是现在！！！谢谢老师
作者回复
🤝
2019-03-09
- fighting 2019-03-07
已经二刷了，准备三刷四刷
作者回复
👍🏿🤝
2019-03-09
- 沙漠里的骆驼 2019-03-06
讲的非常好，是我遇到课程讲授最好的了。今天刚和池老师说，希望可以有线下的课程，比如完成一个数据库的完整设计，从最上层的sql语法解析器到底层的文件调度系统。在集中的时间里面比如1个月或者2个月，线下组织大家一起，每个人都完成一个tiny_db的工程。我想这是最好的成长了。不知道老师是否也有这方面的想法？
不管如何，真的很感谢老师。如此娓娓道来，所谓的如沐春风便是如此吧。
作者回复
谢谢你。
后面只要还是在评论区继续和大家交流😄
2019-03-07
- 芬 2019-02-28
学习到了很多平时没有关注到的小细节，很赞！当然 师傅领进门 修行靠个人。剩下的就是自己好好消化应用了，谢谢老师
- 封建的风 2019-02-27
之前很多知识点有点粗浅，尤其在行版本可见性，redo log&bin log关系，加锁的原理章节，深入浅出，受益匪浅。感谢老师精品专栏，后期再二刷
