PostgreSQL 中 sequence 的用法

介绍

sequence 是 pg 自带的高效的自增id工具（也叫序列）。sequence 使用了轻量级锁的方式来做到高效自增id的，所以会比 UPDATE 行锁快。sequence 的返回数据类型默认是64位的整数，pg 10 可以自定 smallint, integer 或者是 bigint。

用法

使用 sequence

# 创建
CREATE SEQUENCE temp_seq;

# 获取下一个sequence
select nextval('temp_seq'); # 1

# 设置 sequence 的开始值
select setval('temp_seq', 42);

# 获取下一个sequence
select nextval('temp_seq'); # 43

# 创建一个自动循环的 sequence
CREATE SEQUENCE temp_seq2 MINVALUE 18 MAXVALUE 20 CYCLE;

select nextval('temp_seq2'); # 18
select nextval('temp_seq2'); # 19
select nextval('temp_seq2'); # 20
select nextval('temp_seq2'); # 18

# 创建表的时候把类型设置为 serial 会自动创建一个 sequence

CREATE TABLE temp_seq_table (id serial);

postgres=# \d temp_seq_table
                         Table "public.temp_seq_table"
 Column |  Type   |                          Modifiers
--------+---------+-------------------------------------------------------------
 id     | integer | not null default nextval('temp_seq_table_id_seq'::regclass)
 
# 自动创建了 sequence temp_seq_table_id_seq 

CACHE 参数

sequence 是可以保证自增数据不重复的，也就是说每次自增后都会持久化保存，那么为了继续提高性能，可以加上 CACHE 参数（默认为1），每个进程（连接）可以缓存一个子序列在当前进程内存里面，当子序列用完了才会去原序列取新的子序列。

这个用个例子简单说一下，创建 sequence temp_seq3 时用了 CACHE 10，A session 可以获取到的值是 1...10，B session 可以获取到的值是 11...20，那么获取顺序可能是 (A, A, B, A)，返回值是 (1, 2, 11, 3)，这个不是严格自增的序列，但可以保证回次返回都是唯一的，用了 CYCLE 参数的除外。

根据文档和源码( link 第80行)，缓存在内存里面的最大值(cached)是每个进程都不一样的，所以如果要求严格自增的服务不能用 CACHE。

CREATE SEQUENCE temp_seq3 CACHE 10;
select nextval('temp_seq3'); # 1
select nextval('temp_seq3'); # 2
# \q 退出 psql 重新链接
select nextval('temp_seq3'); # 11

pgbench 压测

这里写三种用 pg 做自增id的方式

1. 直接用 UPDATE SET RETURNING
2. 用默认值的 SEQUENCE
3. 用 CACHE=10 的SEQUENCE

测试命令，在 MacOS 上用 docker 开一个 pg 在里面运行一下 pgbench 脚本，其中 sql.sql 的内容替换成对应的压测脚本。

pgbench -c 10 -T 10 -f sql.sql -U postgres postgres

# 准备数据库表
CREATE TABLE temp_incr_table (id integer primary key, val integer);
INSERT INTO temp_incr_table VALUES(1, 1);

# 上面例子创建的 temp_seq 和 temp_seq3 都会用于压测

UPDATE;

BEGIN;
    UPDATE temp_incr_table SET val = val + 1 WHERE id = 1 RETURNING val;
END;

TPS: 986

CACHE 默认为1 的sequence

BEGIN;
    SELECT nextval('temp_seq');
END;

TPS: 7332

CACHE 默认为10 的sequence

BEGIN;
    SELECT nextval('temp_seq3');
END;

TPS: 7451

压测总结

1. sequence 比 update 快 8 倍左右，在并发量大的时候更明显，而且从 pg 运行原理来说也是可以证明的，mvvc 里面的 update 都会写一份新的数据，有额外的写和额外的vacuum工作，而且行锁还需要把锁的上下文记录到stat表。
2. CACHE 优化不明显，理论上是可以减少更新 buffer 的次数，后续可以在生产环境的机器上验证一下。

ref

看看微信的分布式id生成器，原理都差不多，"实际应用中每次提升的步长为10000" = "CACHE 10000"。link

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