Auswahl des richtigen Primärschlüssels für die Datenbank

ULID vs. UUID vs. automatisches Inkrementieren??

Primärschlüssel spielen eine entscheidende Rolle in Datenbankverwaltungssystemen und dienen als eindeutige Kennung für jeden Datensatz in einer Tabelle. Sie ermöglichen ein effizientes Abrufen, Aktualisieren und Löschen von Daten und tragen zur Wahrung der Datenintegrität bei, indem sie sicherstellen, dass keine doppelten Datensätze vorhanden sind. Beim Entwerfen eines Datenbankschemas ist die Auswahl des richtigen Primärschlüsseltyps eine der wichtigsten Entscheidungen, die sich erheblich auf Leistung, Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit auswirken kann.

In diesem Artikel werden die Vor- und Nachteile von drei beliebten Primärschlüsseltypen untersucht: Universally Unique Identifier (UUID), Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier (ULID) und automatisch inkrementierende Ganzzahlen. Wir besprechen die Eigenschaften und Merkmale jedes einzelnen Schlüssels sowie Beispiele, die Ihnen helfen sollen, eine fundierte Entscheidung bei der Auswahl des richtigen Primärschlüssels für Ihre Datenbank zu treffen.

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Universell eindeutiger Identifikator (UUID)

Eine UUID ist eine 128-Bit-Zahl, die weltweit eindeutig ist, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dieselbe UUID zweimal zu generieren, astronomisch gering ist. Sie werden als Zeichenfolge mit 36 ​​Zeichen einschließlich Bindestrichen dargestellt und können unabhängig generiert werden, ohne dass eine zentrale Autorität erforderlich ist. Es gibt verschiedene Versionen von UUIDs, am häufigsten wird jedoch Version 4 verwendet, die auf Zufallszahlen basiert. Das Format einer UUID ist wie folgt:

XXXXXXXX-XXXX-MXXX-NXXX-XXXXXXXXXXXX

Wobei x eine hexadezimale Ziffer (0-9, a-f) ist und M und N bestimmte Bits mit vordefinierten Bedeutungen darstellen. Eine UUID könnte beispielsweise so aussehen:

123e4567-e89b-12d3-a456–426614174000

In einer Datenbank könnte ein UUID-Primärschlüssel in einer Tabelle wie dieser erscheinen:

Vorteil von UUIDs

Globale Einzigartigkeit: UUIDs bieten ein äußerst geringes Kollisionsrisiko und eignen sich daher für verteilte Systeme oder Datenbanken, in denen mehrere Clients möglicherweise gleichzeitig IDs generieren.
Keine zentrale Autorität erforderlich: UUIDs können unabhängig auf jedem Client generiert werden, ohne dass eine Koordination erforderlich ist, wodurch sie für dezentrale Systeme geeignet sind.
Einfaches Zusammenführen von Daten: Beim Kombinieren von Daten aus verschiedenen Datenbanken müssen Sie sich dank UUIDs keine Gedanken über widersprüchliche Primärschlüsselwerte machen.

Nachteil von UUIDs

Größe: UUIDs sind größer als automatisch inkrementierende Ganzzahlen und belegen 16 Byte Speicher im Gegensatz zu 4 Byte für eine typische Ganzzahl. Dies kann zu erhöhten Speicher- und Indizierungskosten sowie zu einer verringerten Leistung beim Abfragen oder Verknüpfen von Tabellen führen.
Nicht für Menschen lesbar: UUIDs sind schwer zu lesen, zu merken und verbal zu kommunizieren, was sie für Entwickler und Supportteams weniger benutzerfreundlich macht.
Ungeordnet: UUIDs werden nicht sequentiell generiert, was beim Einfügen von Daten in eine Tabelle mit einem Clustered-Index zu Fragmentierung und Leistungseinbußen führen kann.

Universell eindeutiger lexikografisch sortierbarer Identifikator (ULID)

ULIDs sind eine weitere Art eindeutiger Kennungen, die die Vorteile von UUIDs mit dem zusätzlichen Vorteil der Sortierbarkeit kombinieren. Es handelt sich um 128-Bit-Zahlen, die als 26-stellige Zeichenfolge aus Großbuchstaben und Ziffern dargestellt werden. Die erste Hälfte der ULID stellt einen Zeitstempel dar, während die zweite Hälfte ein zufällig generierter Wert ist. Das Format einer ULID ist wie folgt:

01ARZ3NDEKTSV4RRFFQ69G5FAV

In einer Datenbank könnte ein ULID-Primärschlüssel in einer Tabelle wie dieser erscheinen:

Benefit of ULIDs

• Global uniqueness: Like UUIDs, ULIDs provide a very low risk of collision, making them suitable for distributed systems.
• Lexicographically sortable: ULIDs are generated in a way that ensures they are sortable by their creation time, making them more efficient for querying and inserting into tables with clustered indexes.
• No central authority needed: ULIDs can be generated independently on each client without the need for coordination, making them suitable for decentralized systems.
• Human-readable: While not as easy to read as auto-incrementing integers, ULIDs are more human-readable than UUIDs due to their shorter length and character set.

Drawback of ULIDs

• Size: ULIDs occupy 16 bytes of storage, similar to UUIDs, which can lead to increased storage and indexing costs, as well as decreased performance when querying or joining tables.
• Not as human-readable as integers: Although more readable than UUIDs, ULIDs are still not as user-friendly as auto-incrementing integers, which can pose challenges for developers and support teams.

Auto-Incrementing Integers

Auto-incrementing integers are the most common type of primary key used in databases. As the name suggests, auto-incrementing integers are sequential numbers that automatically increase by a specified increment (usually 1) for each new record added to the table. An example of an auto-incrementing primary key sequence might be:

1, 2, 3, 4, 5, ...

In a database, an auto-incrementing integer primary key might appear in a table like this:

Vorteil der automatischen Inkrementierung:

• Leicht zu verstehen: Automatisch inkrementierende Ganzzahlen sind für Menschen lesbar und leicht verbal zu kommunizieren, was sie für Entwickler und Supportteams benutzerfreundlich macht.
• Kleinere Größe: Automatisch inkrementierende Ganzzahlen belegen normalerweise 4 Byte Speicher, was zu geringeren Speicher- und Indizierungskosten sowie einer verbesserten Leistung beim Abfragen oder Verknüpfen von Tabellen führen kann.
• Geordnet: Automatisch inkrementierende Ganzzahlen werden sequentiell generiert, was die Leistung beim Einfügen von Daten in Tabellen mit Clustered-Indizes verbessern kann.

Nachteil der automatischen Inkrementierung:

• Risiko von Kollisionen: In verteilten Systemen oder Datenbanken, in denen mehrere Clients möglicherweise gleichzeitig IDs generieren, besteht das Risiko widersprüchlicher Primärschlüsselwerte.
• Zentrale Autorität erforderlich: Die automatische Inkrementierung von Ganzzahlen erfordert eine Koordination zwischen Clients oder einer zentralen Autorität, um die eindeutige ID-Generierung sicherzustellen, was in dezentralen Systemen eine Herausforderung darstellen kann.
• Schwieriges Zusammenführen von Daten: Beim Kombinieren von Daten aus verschiedenen Datenbanken kann die automatische Inkrementierung von Ganzzahlen zu widersprüchlichen Primärschlüsselwerten führen, was den Zusammenführungsprozess komplexer macht.

Auswahl des richtigen Primärschlüssels

Bei der Entscheidung über den Typ des Primärschlüssels, den Sie für Ihre Datenbank verwenden möchten, ist es wichtig, die spezifischen Anforderungen und Einschränkungen Ihres Systems zu berücksichtigen. Hier sind einige Richtlinien, die Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Situation am besten geeigneten Primärschlüssels helfen sollen:

• Zentralisierte Systeme: Wenn Sie über ein zentralisiertes System verfügen, in dem eine einzige Behörde die ID-Generierung verwaltet, sind automatisch inkrementierende Ganzzahlen aufgrund ihrer Einfachheit, geringeren Größe und ihres für Menschen lesbaren Formats eine ausgezeichnete Wahl. Sie bieten auch eine bessere Leistung bei der Arbeit mit Clustered-Indizes.
• Verteilte Systeme: Für verteilte Systeme, bei denen mehrere Clients gleichzeitig IDs generieren und es keine zentrale Autorität gibt, sind UUIDs oder ULIDs besser geeignet. Beide bieten globale Einzigartigkeit und können von jedem Kunden unabhängig generiert werden. ULIDs haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie lexikographisch sortierbar sind, was die Abfrageleistung verbessern kann.
• Datenzusammenführung: Wenn Ihr System häufig Daten aus verschiedenen Datenbanken zusammenführen muss, sind UUIDs oder ULIDs die bessere Wahl, da sie die Auflösung widersprüchlicher Primärschlüsselwerte überflüssig machen.
• Leistung: Wenn die Leistung oberste Priorität hat, sollten Sie die Verwendung automatisch inkrementierender Ganzzahlen oder ULIDs in Betracht ziehen. Automatisch inkrementierende Ganzzahlen bieten eine bessere Speicher- und Indizierungseffizienz, während ULIDs aufgrund ihrer Sortierbarkeit eine bessere Leistung bei der Arbeit mit Clustered-Indizes bieten.

Umgang mit Primärschlüsseln in der Datenanalyse

Bei der Arbeit mit Primärschlüsseln in der Datenanalyse ist es wichtig, die Eigenschaften jedes Primärschlüsseltyps zu verstehen und zu verstehen, wie sie sich auf Ihre Analysen auswirken können. Hier sind einige Tipps zum Umgang mit verschiedenen Primärschlüsseln in der Datenanalyse:

• Automatisch inkrementierende Ganzzahlen: Wenn Sie automatisch inkrementierende Ganzzahlen als Primärschlüssel verwenden, stellen Sie sicher, dass Ihre Analyse die geordnete Natur dieser Schlüssel berücksichtigt. Stellen Sie beispielsweise bei der Analyse von Trends oder Mustern im Zeitverlauf sicher, dass die Daten basierend auf der automatisch inkrementierenden Ganzzahl korrekt sortiert sind.
• UUIDs und ULIDs: In der Datenanalyse kann die Arbeit mit UUIDs und ULIDs aufgrund ihrer Komplexität und Größe schwieriger sein. Um die Analyse zu erleichtern, sollten Sie erwägen, zusätzliche Indizes zu erstellen oder abgeleitete Spalten zu verwenden, um die Daten basierend auf relevanten Attributen zu sortieren oder zu filtern.
• Datenaggregation: Wenn Sie Daten aus mehreren Quellen mit unterschiedlichen Primärschlüsseltypen aggregieren, sollten Sie erwägen, die Primärschlüssel zu standardisieren, indem Sie sie in einen gemeinsamen Typ konvertieren, z. B. UUIDs oder ULIDs. Dies kann den Datenzusammenführungsprozess vereinfachen und eine konsistente Analyse über alle Quellen hinweg gewährleisten.
• Menschenlesbarkeit: Wenn Sie Stakeholdern Datenanalyseergebnisse präsentieren, sollten Sie die Verwendung besser lesbarer Identifikatoren wie Benutzernamen oder E-Mail-Adressen anstelle komplexer Primärschlüssel wie UUIDs oder ULIDs in Betracht ziehen. Dies kann die Ergebnisse für technisch nicht versierte Zielgruppen zugänglicher und verständlicher machen.

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Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl des richtigen Primärschlüssels für Ihre Datenbank eine wichtige Entscheidung ist, die sich nachhaltig auf die Leistung, Skalierbarkeit und den Gesamterfolg Ihres Systems auswirken kann. Indem Sie die spezifischen Anforderungen und Einschränkungen Ihrer Situation sorgfältig berücksichtigen und durchdachte Diskussionen mit Ihrem Team führen, können Sie fundierte Entscheidungen treffen, die eine solide Grundlage für Ihr Datenbankdesign legen. Denken Sie daran, dass der von Ihnen gewählte Primärschlüsseltyp nicht nur die technischen Aspekte Ihres Systems beeinflusst, sondern auch die Benutzerfreundlichkeit für Entwickler, Supportteams und sogar die Stakeholder, die sich bei der Entscheidungsfindung auf die Daten verlassen. Nehmen Sie sich also die Zeit, die Kompromisse zu verstehen und den Primärschlüssel auszuwählen, der den individuellen Anforderungen Ihres Projekts am besten entspricht.

Gutes Datenbankdesign ist wie eine gut organisierte Bibliothek, und Primärschlüssel sind das Dewey-Dezimalsystem, das alles in Ordnung hält.

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Artikel stammt von https://medium.com/geekculture/choosing-the-right-primary-key-for-the-database-326136eff4f4

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