為資料庫選擇正確的主鍵

ULID vs UUID vs 自動增量？

主鍵在資料庫管理系統中起著至關重要的作用，充當表中每筆記錄的唯一識別碼。它們可以有效地檢索、更新和刪除數據，並透過確保不存在重複記錄來幫助維護數據完整性。設計資料庫模式時，最重要的決策之一是選擇正確的主鍵類型，這可以顯著影響效能、可擴展性和易用性。

本文將探討三種流行的主鍵類型的優缺點：通用唯一識別碼（UUID）、通用唯一字典可排序識別碼（ULID）和自動遞增整數。我們將討論每個屬性和特徵，並提供範例，以幫助您在為資料庫選擇正確的主鍵時做出明智的決定。

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通用唯一識別碼 (UUID)

UUID 是一個 128 位數，被設計為全域唯一，這意味著兩次產生相同 UUID 的機率極低。它們表示為 36 個字元的字串（包括破折號），可以獨立生成，無需中央機構。 UUID 有多種版本，但依賴隨機數的版本 4 是最常用的。 UUID的格式如下：

XXXXXXXX-XXXX-MXXX-NXXX-XXXXXXXXXXXX

其中 x 是十六進位數字（0-9、a-f），M 和 N 表示具有預定義意義的特定位元。例如，UUID 可能如下所示：

123e4567-e89b-12d3-a456–426614174000

在資料庫中，UUID 主鍵可能會出現在如下表中：

UUID 的好處

全域唯一性：UUID 提供極低的衝突風險，使其適合多個客戶端可能同時產生 ID 的分散式系統或資料庫。
無需中央機構：UUID可以在每個客戶端獨立生成，無需協調，適合去中心化系統。
易於合併資料：合併來自不同資料庫的資料時，UUID 消除了擔心主鍵值衝突的需要。

UUID 的缺點

大小：UUID 比自動遞增整數大，佔用 16 個位元組的儲存空間，而不是典型整數的 4 個位元組。這可能會導致儲存和索引成本增加，以及查詢或連接表時效能下降。
不可讀：UUID 難以閱讀、記憶和口頭交流，這使得它們對於開發人員和支援團隊而言不太友好。
無序：UUID 不是按順序產生的，這可能會導致在將資料插入具有聚集索引的表時出現碎片並降低效能。

通用唯一字典順序可排序識別碼 (ULID)

ULID 是另一種類型的唯一標識符，它結合了 UUID 的優點和可排序的附加優點。它們是 128 位數字，表示為由大寫字母和數字組成的 26 個字元的字串。 ULID的前半部代表時間戳，後半部是隨機產生的值。 ULID的格式如下：

01ARZ3NDEKTSV4RRFFQ69G5FAV

在資料庫中，ULID 主鍵可能會出現在如下表中：

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:

自動增量的好處：

• 易於理解：自動遞增整數是人類可讀的，並且易於口頭交流，這對開發人員和支援團隊來說是用戶友好的。
• 較小的尺寸：自動遞增整數通常佔用 4 個位元組的儲存空間，這可以降低儲存和索引成本，並提高查詢或連接表時的效能。
• 有序：順序產生自增整數，可以提高向具有聚集索引的表插入資料時的效能。

自動增量的缺點：

• 衝突風險：在多個客戶端可能同時產生 ID 的分散式系統或資料庫中，存在主鍵值衝突的風險。
• 需要中央機構：自動遞增整數需要客戶端或中央機構之間的協調，以確保產生唯一的 ID，這在去中心化系統中可能是一個挑戰。
• 資料合併困難：合併不同資料庫的資料時，自增整數可能會導致主鍵值衝突，使合併過程更加複雜。

選擇正確的主鍵

在決定資料庫使用的主鍵類型時，必須考慮系統的特定要求和限制。以下是一些指南，可協助您根據自己的情況選擇最合適的主鍵：

• 集中式系統：如果您有一個集中式系統，其中由單一機構管理 ID 生成，那麼自動遞增整數由於其簡單性、較小的尺寸和人類可讀的格式而成為絕佳選擇。在使用聚集索引時，它們還提供更好的效能。
• 分散式系統：對於多個客戶端同時產生ID且沒有中央機構的分散式系統，UUID或ULID較為合適。兩者都提供全球唯一性，並且可以由每個客戶獨立產生。 ULID 的另一個優點是可以按字典順序排序，這可以提高查詢效能。
• 資料合併：如果您的系統需要頻繁合併​​來自不同資料庫的數據，UUID 或 ULID 是更好的選擇，因為它們消除了解決衝突的主鍵值的需要。
• 效能：如果效能是重中之重，請考慮使用自動遞增整數或 ULID。自動遞增整數可提供更好的儲存和索引效率，而 ULID 由於其可排序特性，在使用聚集索引時可提供更好的效能。

處理資料分析中的主鍵

在資料分析中使用主鍵時，了解每種主鍵類型的特徵以及它們如何影響您的分析至關重要。以下是一些在資料分析中處理不同主鍵的技巧：

• 自動遞增整數：當使用自動遞增整數作為主鍵時，請確保您的分析考慮到這些鍵的有序性質。例如，在分析一段時間內的趨勢或模式時，請確保資料根據自動遞增整數正確排序。
• UUID 和 ULID：在資料分析中，由於 UUID 和 ULID 的複雜性和較大的尺寸，使用它們可能更具挑戰性。為了便於分析，可以考慮建立額外的索引或使用派生列根據相關屬性對資料進行排序或過濾。
• 資料聚合：當聚合來自具有不同主鍵類型的多個來源的資料時，請考慮透過將主鍵轉換為通用類型（例如 UUID 或 ULID）來標準化主鍵。這可以簡化資料合併過程並確保所有來源的分析一致。
• 人類可讀性：在向利害關係人呈現資料分析結果時，請考慮使用更多人類可讀的識別符，例如使用者名稱或電子郵件地址，而不是複雜的主鍵，例如 UUID 或 ULID。這可以使非技術受眾更容易理解和理解結果。

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結論

總之，為資料庫選擇正確的主鍵是一項關鍵決策，可能會對系統的效能、可擴展性和整體成功產生持久影響。透過仔細考慮您的情況的具體要求和限制，並與您的團隊進行深思熟慮的討論，您可以做出明智的選擇，為您的資料庫設計奠定堅實的基礎。請記住，您選擇的主鍵類型不僅會影響系統的技術面，還會影響開發人員、支援團隊甚至依賴資料進行決策的利害關係人的易用性。因此，請花時間了解權衡並選擇最能滿足專案獨特需求的主鍵。

良好的資料庫設計就像一個組織良好的圖書館，主鍵是杜威十進制系統，它使一切保持有序。

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文章源自https://medium.com/geekculture/choosing-the-right-primary-key-for-the-database-326136eff4f4

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