主键默认值管理

本页面讨论了使用默认值表达式在表中生成主键值的策略。这些策略具有以下优势：

  • 防止出现热点
  • 简化来自其他数据库的迁移
  • 将关键逻辑封装在数据库中，这样您就不必费心在应用中管理逻辑了

您可以在包含 DEFAULT 表达式的列中使用以下策略：

  • 一个 UUID 函数，用于生成 UUID 版本 4 的值。
  • 具有 bit_reversed_positive 选项的架构对象 SEQUENCE。SEQUENCE 适用于 GoogleSQL 和 PostgreSQL。

自动生成主键的方法

通用唯一标识符 (UUID)

Spanner 可以自动生成 UUID 版本 4 字符串来用作主键。UUID 非常适合包含多行的新应用和表。它们大致均匀分布在键空间中，可防止大规模热点。生成 UUID 可以创建大量值 (2122)，并且每个值实际上都是唯一的。例如，对于 50% 的冲突概率，您需要使用 2.71×1018 的值，或者 86 年中每秒需要 10 亿个值。这可确保在大型表中使用唯一值时具有唯一值。无论您是在数据库还是客户端中生成 UUID，它们都是唯一的。我们建议您尽可能使用 UUID。如果根据 RFC 4122 将客户端生成的 UUID 序列化为小写，您可以安全地在同一表中混合使用客户端生成的 UUID 和 Spanner 生成的 UUID。

对于需要默认值的列，您可以使用 GENERATE_UUID 函数生成默认值。以下示例展示了如何创建一个表，其中 FanId 键列的值列中将 GENERATE_UUID 作为其默认值。该示例为 GoogleSQL STRING 和 PostgreSQL varchar 属性使用 36 个字符，因为 UUID 包含 36 个字符。使用 INSERT with THEN RETURN 语句插入 Fans 表时，GENERATE_UUID 会为 FanId 生成并返回 UUID 值。

GoogleSQL 

CREATE TABLE Fans (
  FanId STRING(36) DEFAULT (GENERATE_UUID()),
  Name STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (FanId);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Fans (
  FanId varchar(36) DEFAULT spanner.generate_uuid(),
  Name text,
  PRIMARY KEY (FanId)
);

GoogleSQL 

INSERT INTO Fans (Name) VALUES ('Melissa Garcia')
THEN RETURN FanId;

PostgreSQL 

INSERT INTO fans (name) VALUES ('Melissa Garcia')
RETURNING (fanid);

此语句会返回类似于以下内容的结果：

FanId
6af91072-f009-4c15-8c42-ebe38ae83751

如需详细了解 GENERATE_UUID() 函数，请参阅 GoogleSQL 或 PostgreSQL 参考页面。

位反转序列

位反序序列是一种架构对象，可生成整数序列并对其进行位反转。此对象会对不公开的内部 Spanner 计数器使用位反转，以确保唯一性。生成的位反转值有助于避免在主键中使用时产生大规模热点。

在 Spanner 中，您可以使用 SEQUENCE DDL 语句和 bit_reversed_positive 属性来创建、修改或删除一个产生位反转正值的序列（GoogleSQL 或 PostgreSQL）。

每个序列都会维护一组内部计数器，并使用它们来生成值。序列计数器提供位反转算法的输入。

当您通过使用 GoogleSQL GET-NEXT-SEQUENCE-VALUE 或 PostgreSQL nextval 函数作为默认值的 DEFAULT 表达式定义列时，Spanner 会自动调用该函数并将位反转的输出值放入列中。位反转序列对于主键特别有用，因为位反转值在键空间中均匀分布，因此不会导致热点。

以下示例展示了如何创建位反序序列和一个表，其中其键列将该序列用作默认值：

GoogleSQL 

CREATE SEQUENCE SingerIdSequence OPTIONS (
  sequence_kind="bit_reversed_positive"
);

CREATE TABLE Singers (
  SingerId INT64 DEFAULT (GET_NEXT_SEQUENCE_VALUE(SEQUENCE SingerIdSequence)),
  Name STRING(MAX),
  Rank INT64,
) PRIMARY KEY (SingerId);

PostgreSQL 

CREATE SEQUENCE SingerIdSequence bit_reversed_positive;

CREATE TABLE Singers (
  SingerId bigint DEFAULT nextval('SingerIdSequence'),
  Name text,
  PRIMARY KEY (SingerId)
);

然后，您可以使用以下 SQL 语句插入并返回主键值对：

GoogleSQL 

INSERT INTO Singers (Name) VALUES ('Melissa Garcia')
THEN RETURN SingerId;

PostgreSQL 

INSERT INTO Singers (name) VALUES ('Melissa Garcia')
RETURNING (SingerId);

此语句会返回类似于以下内容的结果：

SingerId
3458764513820540928

将 UUID 和序列用作主键默认值的场景

UUID 和序列的情况包括：

  • 新应用
  • 迁移

以下部分介绍了每种情况。

新应用

如果您的现有应用需要 GoogleSQL 中的 INT64 键或 PostgreSQL 中的 bigint 键，Spanner 会提供位反转正序列架构对象（PostgreSQL 或 GoogleSQL）。否则，对于新应用，我们建议您使用通用唯一标识符 (UUID)。如需了解详情，请参阅使用通用唯一标识符 (UUID)。

迁移

要将表迁移到 Spanner，您有以下几种选择：

  • 如果您在源数据库中使用 UUID，则在 Spanner 上，您可以使用 STRING 类型的键列和 GENERATE_UUID() 函数（GoogleSQL 或 PostgreSQL）作为其默认值。
  • 如果您使用的是整数主键，并且您的应用只需要键是唯一的，您可以在 INT64 中使用键列，并针对主键的默认值使用位反转正序列。请参阅迁移位反转键列。

  • Spanner 不支持生成单调值的方法。

    如果您使用的是单调键（例如 PostgreSQL SERIAL 类型或 MySQL AUTO_INCREMENT 属性），并且需要在 Spanner 上添加新的单调键，则可以使用复合键。请参阅交换键的顺序和对唯一键进行哈希处理并将写入分布到逻辑分片。

  • 如果您的应用在 GoogleSQL 中手动对 INT64 键或 PostgreSQL 中的 bigint 键进行位反转，则可以使用位反转的正序列（GoogleSQL 或 PostgreSQL），并让其为您生成新的键值对。请参阅迁移位反转键列。

后续步骤