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今天分享一个之前看到的比较小众的 MySQL 面试题，没记错的话，应该是出自美团二面。
下面是正文。
MySQL的自增id都定义了初始值，然后不断加步长。虽然自然数没有上限，但定义了表示这个数的字节长度，计算机存储就有上限。比如，无符号整型(unsigned int)是4个字节，上限就是2^32 – 1。那自增id用完，应该怎么样呢（其实这里应该要考虑分库分表了，不过，面试官问的是不考虑分库分表的情况下应该怎么做）？
表定义自增值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。
第一个insert成功后，该表的AUTO_INCREMENT还是4294967295，导致第二个insert又拿到相同自增id值，再试图执行插入语句，主键冲突。
2^32 – 1（4294967295）不是一个特别大的数，一个频繁插入删除数据的表是可能用完的。建表时就需要考虑你的表是否有可能达到该上限，若有，就应创建成8字节的bigint unsigned。
InnoDB系统自增row_id
若你创建的InnoDB表未指定主键，则InnoDB会自动创建一个不可见的，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作为要插入数据的row_id，然后把dict_sys->row_id加1。
代码实现时row_id是个长度为8字节的无符号长整型(bigint unsigned)。但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2^48 – 1
当dict_sys.row_id=2^48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
即写入表的row_id从0~2^48 – 1。达到上限后，下个值就是0，然后继续循环。
2^48 – 1已经很大，但若一个MySQL实例活得久，还是可能达到上限。
InnoDB里，申请到row_id=N后，就将这行数据写入表中；若表中已经存在row_id=N的行，新写入的行就会覆盖原有的行。
验证该结论：通过gdb修改系统的自增row_id。用gdb是为了便于复现问题，只能在测试环境使用。
可见，在我用gdb将dict_sys.row_id设置为2^48之后，再插入a=2会出现在表t的第一行，因为该值的row_id=0。
之后再插入a=3，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。
所以应该在InnoDB表中主动创建自增主键：当表自增id到达上限后，再插入数据时会报主键冲突错误。
毕竟覆盖数据，就意味着数据丢失，影响数据可靠性；报主键冲突，插入失败，影响可用性。一般可靠性优于可用性。
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Xid
redo log和binlog有个共同字段Xid，用来对应事务。Xid在MySQL内部是如何生成的呢？
MySQL内部维护了一个全局变量global_query_id
每次执行语句时，将它赋值给query_id，然后给该变量+1：
若当前语句是该事务执行的第一条语句，则MySQL还会同时把query_id赋值给该事务的Xid：
而global_query_id是一个纯内存变量，重启之后就清零了。所以同一DB实例，不同事务的Xid可能相同。
但MySQL重启之后会重新生成新binlog文件，这就保证同一个binlog文件里的Xid唯一。
虽然MySQL重启不会导致同一个binlog里面出现两个相同Xid，但若global_query_id达到上限，就会继续从0开始计数。理论上还是会出现同一个binlog里面出现相同Xid。
因为global_query_id8字节，上限2^64 – 1。要出现这种情况，需满足：
执行一个事务，假设Xid是A
接下来执行2^64次查询语句，让global_query_id回到A
2^64太大了，这种可能只存在于理论中。
再启动一个事务，这个事务的Xid也是A
Innodb trx_id
InnoDB内部使用Xid，为了关联InnoDB事务和server
但InnoDB自己的trx_id，是另外维护的事务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
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时，判断该数据是否可见，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。
看如下案例：事务的trx_id
S2 的执行记录：
<pre data-original-code="mysql> use information_schema;
Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
Database changed
mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;
+—————–+———————+
| trx_id | trx_mysql_thread_id |
+—————–+———————+
| 421972504382792 | 70 |
+—————–+———————+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;
+———+———————+
| trx_id | trx_mysql_thread_id |
+———+———————+
| 1355623 | 70 |
+———+———————+
1 row in set (0.01 sec)
” data-snippet-id=”ext.3094adddc997d5f7da0a4126819b6cd3″ data-snippet-saved=”false” data-codota-status=”done” mp-original-font-size=”17″ mp-original-line-height=”27.200000762939453″ style=”margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; color: inherit; font-size: 17px; font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; text-align: justify; text-indent: 0px; text-transform: none; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; font-variant-ligatures: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; widows: 2; caret-color: rgba(0, 0, 0, 0); text-decoration-thickness: initial; background-color: rgb(255, 255, 255); line-height: 27.200000762939453px; overflow-wrap: break-word !important;”>mysql> use information_schema;
Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
Database changed
mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;
+-----------------+---------------------+
| trx_id | trx_mysql_thread_id |
+-----------------+---------------------+
| 421972504382792 | 70 |
+-----------------+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select trx_id, trx_mysql_thread_id from innodb_trx;
+---------+---------------------+
| trx_id | trx_mysql_thread_id |
+---------+---------------------+
| 1355623 | 70 |
+---------+---------------------+
1 row in set (0.01 sec)
S2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，是为说明这两次查询看到的事务对应的线程id都是5，即S1所在线程。
t2时显示的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。这是为啥？
t1时，S1还未涉及更新，是一个只读事务。对于只读事务，InnoDB并不会分配trx_id：
除了明显的修改类语句，若在select 语句后面加上for update，也不是只读事务。
t2时查到的很大数字是怎么来的？
每次查询时，由系统临时计算：
当前事务的trx变量的指针地址转成整数，再加上248
这样可以保证：
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为什么要加248？
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trx_id跟row_id的逻辑类似，定义为8个字节。
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。不过概率很低，也没有什么实质危害，不管。
为何只读事务不分配trx_id？
由于只读事务不分配trx_id，显然trx_id的增速变慢。
但 max_trx_id 会持久化存储，重启也不会重置为0。理论上，只要一个MySQL实例跑得够久，就可能出现max_trx_id达到2^48 – 1，然后从0开始循环。
达到该状态后，MySQL就会持续出现一个脏读bug：
首先把当前的max_trx_id先修改成2^48 – 1。这里是可重复读。
t2时:
t3时：
session A执行select的可见性判断：c=3这个数据版本的trx_id（0），小于事务TA的低水位（2^48 – 1），所以认为该数据可见。
但这是脏读。
由于低水位值会持续增加，而事务id从0开始计数，导致系统在该时刻后mysql变量，所有查询都会出现脏读。
并且MySQL重启时max_trx_id也不会清0，即重启MySQL，这个bug仍然存在。那这bug也是只存在于理论上吗？
假设一个MySQL实例的TPS是50w，持续这样，17.8年后就会出现该情况。但从MySQL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，只要MySQL实例服务时间够长，就必然会出现该bug。
这也可以加深对低水位和数据可见性的理解。
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thread_id
系统保存了一个全局变量thread_id_counter
每新建一个连接mysql变量，就将thread_id_counter赋值给这个新连接的线程变量new_id。
thread_id_counter定义为4个字节，因此达到2^32 – 1，就会重置为0，继续增加。
但不会在show processlist看到两个相同的thread_id。因为MySQL使用了一个唯一数组
给新线程分配thread_id时的逻辑：
总结
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。
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