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为数据库选择正确的主键

Susan Sarandon
Susan Sarandon原创
2024-10-07 10:37:011026浏览

Choosing the Right Primary Key for the Database

ULID 対 UUID 対自動インクリメント??

主キーはデータベース管理システムにおいて重要な役割を果たし、テーブル内の各レコードの一意の識別子として機能します。これらにより、データの効率的な取得、更新、削除が可能になり、重複レコードが存在しないようにすることでデータの整合性を維持できます。データベース スキーマを設計する際、最も重要な決定事項の 1 つは、適切な主キーの種類を選択することです。これは、パフォーマンス、スケーラビリティ、使いやすさに大きな影響を与える可能性があります。

この記事では、3 つの一般的な主キー タイプの長所と短所を検討します。- Universally Unique Identifier (UUID)、Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier (ULID)、および自動インクリメント整数。データベースに適切な主キーを選択する際に情報に基づいた決定を下すのに役立つ例とともに、それぞれのプロパティと特徴について説明します。

汎用一意識別子 (UUID)

UUID は、グローバルに一意になるように設計された 128 ビットの数値です。これは、同じ UUID が 2 回生成される確率が天文学的に低いことを意味します。これらはダッシュを含む 36 文字の文字列として表され、中央機関を必要とせずに独立して生成できます。 UUID にはさまざまなバージョンがありますが、乱数に依存するバージョン 4 が最も一般的に使用されます。 UUID の形式は次のとおりです:


XXXXXXXX-XXXX-MXXX-NXXX-XXXXXXXXXXXX

ここで、x は 16 進数 (0 ～ 9、a ～ f) で、M と N は事前に定義された意味を持つ特定のビットを表します。たとえば、UUID は次のようになります:


123e4567-e89b-12d3-a456–426614174000

データベースでは、UUID 主キーは次のようなテーブルに表示される場合があります。

UUID の利点
    • グローバルな一意性: UUID は衝突のリスクが極めて低いため、複数のクライアントが同時に ID を生成する分散システムやデータベースに適しています。
    • 中央機関は必要ありません: UUID は調整を必要とせずに各クライアントで個別に生成できるため、分散システムに適しています。
    • データのマージが簡単: 異なるデータベースのデータを結合する場合、UUID を使用すると主キー値の競合を心配する必要がなくなります。

UUID の欠点
    • サイズ: UUID は自動インクリメントされる整数よりも大きく、一般的な整数の 4 バイトとは対照的に、16 バイトのストレージを占有します。これにより、ストレージとインデックス作成のコストが増加し、テーブルのクエリや結合時のパフォーマンスの低下につながる可能性があります。
    • 人間が判読できない: UUID は、読み取ったり、覚えたり、口頭で伝達したりすることが難しく、開発者やサポート チームにとって使いにくくなっています。
    • 順序なし: UUID は順次に生成されないため、クラスター化インデックスを含むテーブルにデータを挿入するときに断片化が発生し、パフォーマンスが低下する可能性があります。

ユニバーサルにユニークな辞書順ソート可能な識別子 (ULID)

ULID は、UUID の利点と並べ替え可能であるという追加の利点を組み合わせた、別のタイプの一意の識別子です。これらは 128 ビットの数値であり、大文字と数字で構成される 26 文字の文字列として表されます。 ULID の前半はタイムスタンプを表し、後半はランダムに生成された値です。 ULID の形式は次のとおりです:

01ARZ3NDEKTSV4RRFFQ69G5FAV

データベースでは、ULID 主キーは次のようなテーブルに表示されます。

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:

自动增量的好处：

  • 易于理解：自动递增整数是人类可读的，并且易于口头交流，这对开发人员和支持团队来说是用户友好的。
  • 较小的尺寸：自动递增整数通常占用 4 个字节的存储空间，这可以降低存储和索引成本，并提高查询或连接表时的性能。
  • 有序：顺序生成自增整数，可以提高向具有聚集索引的表插入数据时的性能。

自动增量的缺点：

  • 冲突风险：在多个客户端可能同时生成 ID 的分布式系统或数据库中，存在主键值冲突的风险。
  • 需要中央机构：自动递增整数需要客户端或中央机构之间的协调，以确保生成唯一的 ID，这在去中心化系统中可能是一个挑战。
  • 数据合并困难：合并不同数据库的数据时，自增整数可能会导致主键值冲突，使合并过程更加复杂。

选择正确的主键

在决定数据库使用的主键类型时，必须考虑系统的具体要求和约束。以下是一些指南，可帮助您根据自己的情况选择最合适的主键：

  • 集中式系统：如果您有一个集中式系统，其中由单一机构管理 ID 生成，那么自动递增整数由于其简单性、较小的尺寸和人类可读的格式而成为绝佳选择。在使用聚集索引时，它们还提供更好的性能。
  • 分布式系统：对于分布式系统，多个客户端同时生成ID且没有中央机构，UUID或ULID更合适。两者都提供全球唯一性，并且可以由每个客户独立生成。 ULID 的另一个优点是可以按字典顺序排序，这可以提高查询性能。
  • 数据合并：如果您的系统需要频繁合并来自不同数据库的数据，UUID 或 ULID 是更好的选择，因为它们消除了解决冲突的主键值的需要。
  • 性能：如果性能是重中之重，请考虑使用自动递增整数或 ULID。自动递增整数可提供更好的存储和索引效率，而 ULID 由于其可排序性质，在使用聚集索引时可提供更好的性能。

处理数据分析中的主键

在数据分析中使用主键时，了解每种主键类型的特征以及它们如何影响您的分析至关重要。以下是在数据分析中处理不同主键的一些技巧：

  • 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.

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 abwägen und sorgfältige 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.

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

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