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Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

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大家好！在本文中，我想分享我对经常用作标识符的数据类型的知识和看法。今天我们将同时讨论两个主题。这些是数据库端按键和键的数据类型衡量的搜索速度。

我将使用PostgreSQL数据库和演示Java服务来比较查询速度。

UUID 和 ULID

为什么我们需要某种难以理解的 ID 类型？我不会谈论分布式系统、服务的连接性、敏感数据等。如果有人对此感兴趣，他们可以谷歌它 - 目前我们对性能感兴趣。顾名思义，我们将讨论两种类型的键：UUID 和 ULID。

UUID早已为大家所熟知，但ULID可能有些人感到陌生。ULID 的主要优点是它是单调递增的并且是可排序的类型。当然，这些还不是全部差异。就我个人而言，我也喜欢其中没有特殊字符的事实。

一个小题外话，我很早之前注意到很多团队varchar(36)在PostgreSQL数据库中使用数据类型来存储UUID，而我不喜欢这样，因为这个数据库有UUID对应的数据类型。稍后，我们将看到哪种类型在数据库方面更可取。因此，我们不仅会在后端比较两种数据类型，还会在数据库端以不同格式存储 UUID 时的差异。

比较

那么让我们开始比较一下吧。

  • UUID长度为36个字符，占用128位内存。
  • ULID 长度为 26 个字符，也占用 128 位内存。

对于我的示例，我在数据库中创建了两个包含三个字段的表：

CREATE TABLE test.speed_ulid
(
    id      varchar(26) PRIMARY KEY,
    name    varchar(50),
    created timestamp
);
CREATE TABLE test.speed_uuid
(
    id       varchar(36) PRIMARY KEY,
    name    varchar(50),
    created timestamp
);

varchar(36)对于第一次比较，我按照通常的做法以格式存储了 UUID 。在数据库中，我在每个表中记录了 1,000,000。

测试用例将包含 100 个使用先前从数据库中提取的标识符的请求；也就是说，当调用测试方法时，我们将访问数据库100次并通过键检索实体。连接将在测量前创建并预热。我们将进行两次测试运行，然后进行 10 次有效迭代。为了您的方便，我将在文章末尾提供 Java 代码的链接。

抱歉，这些测量是在标准 MacBook Pro 笔记本电脑上进行的，而不是在专用服务器上进行的，但我认为除了数据库和后端之间的网络流量花费的时间增加之外，结果不会有显着差异。

以下是一些背景信息：

  • CPU I9-9980HK
  • CPU 数量：16
  • 内存：32GB
  • JMH版本：1.37
  • 虚拟机版本：JDK 11.0.12、Java HotSpot(TM) 64 位服务器虚拟机、11.0.12+8-LTS-237
  • DB：PostgreSQL 13.4，版本 1914，64 位

将用于通过键获取实体的查询：​​​​​​​

SELECT * FROM test.speed_ulid where id = ?
SELECT * FROM test.speed_uuid where id = ?

测量结果

我们来看看测量结果。让我提醒您，每个表有 1,000,000 行。

  • 两种类型的标识符都以 varchar 形式存储在数据库中

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

我多次运行此测试，结果大致相同：要么是 ULID 快一点，要么是 UUID。从百分比来看，差异几乎为零。

好吧，你可以不同意这些类型之间没有区别。我想说的是，不可能在数据库端使用其他数据类型。

  • UUID 为 uuid，ULID 为数据库中的 varchar

对于下一个测试，我将test.speed_uuid表中的数据类型从 更改varchar(36)为uuid。

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

在这种情况下，差异很明显：4.5% 支持 UUID。

uuid正如您所看到的，在服务端有同名类型的情况下，使用数据库端的数据类型是有意义的。这种格式的索引在 PostgreSQL 中得到了很好的优化，并显示出良好的结果。

好吧，现在我们绝对可以分道扬镳了。或不？

如果您查看索引搜索查询计划，您可以((id)::text = '01HEE5PD6HPWMBNF7ZZRF8CD9R'::text)在我们使用 varchar 的情况下看到以下内容。

一般来说，比较两个文本变量是一个相当慢的操作，因此也许不需要以这种格式存储 ID。或者还有其他方法可以加快密钥比较速度吗？hash首先，我们为具有 ULID 的表创建另一个“ ”类型的索引。​​​​​​​

create index speed_ulid_id_index    
on test.speed_ulid using hash (id);

让我们看看查询的执行计划：

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能 我们将看到数据库使用哈希索引，而不是本例中的 B 树。让我们运行测试，看看会发生什么。

  • varchar + index(hash) 表示 ULID，uuid 表示 UUID

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

uuid这种组合相对于其作弊指数增加了 2.3% 。

我不确定在一个字段上保留两个索引是否合理。因此，值得考虑是否还有更多事情可以做。在这里，值得回顾过去并记住uuid过去如何存储一些其他字符串标识符。没错：文本或字节数组。

因此，让我们尝试这个选项：我删除了 ULID 的所有索引，将其转换为bytea，然后重新创建主键。

  • bytea 代表 ULID，uuid 代表 UUID

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

结果，我们得到了与上次运行时使用附加索引大致相同的结果，但我个人更喜欢这个选项。

数据库中2,000,000行的测量结果：

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

数据库中3,000,000行的测量结果：

Postgres 数据库中 ULID 和 UUID 的性能

我认为继续进一步测量是没有意义的。模式仍然是：保存为 ULID 的性能bytea略优于保存为数据库中的 UUID uuid。

如果我们从第一次测量中获取数据，很明显，在小操作的帮助下，如果使用varchar.

因此，如果您已经读到这里，我认为您对这篇文章很感兴趣，并且您已经自己得出了一些结论。

值得注意的是，测量是在后端部分和数据库的理想条件下进行的。我们没有运行任何并行进程来向数据库写入数据、更改记录或在后端执行复杂的计算。

结论

让我们回顾一下材料。你学到了什么有用的东西？

  1. 不要忽视 PostgreSQL 端的 uuid 数据类型。也许有一天这个数据库会出现 ULID 的扩展，但现在我们只能用现有的。 
  2. 有时候，手动创建一个额外的所需类型的索引是值得的，但也要考虑到额外的开销。 
  3. 如果你不怕多余的工作 - 即编写自己的类型转换器 - 那么如果数据库端没有对应的标识符类型，你应该尝试使用 bytea。 

主键应该使用什么类型的数据，以及应该以什么格式存储？对这些问题我没有一个明确的答案：这一切都取决于许多因素。同样值得注意的是，对 ID 的数据类型的合理选择，不仅仅是它，有时在你的项目中可以起到重要作用。

作者：Artem Artemev 

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转载自:https://juejin.cn/post/7304269058199830566
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