主键默认值管理

本页面介绍了通过默认值表达式在表中生成主键值对的策略。这些策略具有以下优势：

  • 防止出现热点问题
  • 简化从其他数据库进行的迁移
  • 将关键逻辑封装在数据库中，这样您就无需费心在应用中对其进行管理

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 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，以用作主键。UUID 适用于新应用和包含许多行的表。它们大致均匀分布在键空间中，这样可以防止大规模出现热点问题。生成 UUID 可能会创建大量值 (2122)，并且每个值实际上都是唯一的。例如，50% 的碰撞概率需要 2.71×1018 值，或者 86 年为每秒 10 亿个。这样可以确保在大型表中使用该值时唯一值。无论您是在数据库还是客户端中生成 UUID，都是唯一的。我们建议您尽可能使用 UUID。如果客户端生成的 UUID 已按照 RFC 4122 序列化为小写形式，您可以在同一表中安全地混合使用客户端和 Spanner 生成的 UUID。

对于需要默认值的列，您可以使用 GENERATE_UUID 函数生成这些值。以下示例展示了如何创建一个表，其中 FanId 键列的值列中包含 GENERATE_UUID 作为默认值。该示例对 GoogleSQL STRING 和 PostgreSQL varchar 属性使用 36 个字符，因为 UUID 包含 36 个字符。当您使用 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

位反转序列是一种架构对象，可生成整数序列并对它们进行位反转。此对象在私有的内部 Spanner 计数器上使用位反转，以确保唯一性。所生成的位反转值有助于避免在主键中使用时出现大规模热点问题。

在 Spanner 中，您可以使用 SEQUENCE DDL 语句和 bit_reversed_positive 属性来创建、修改或删除生成位反转正值（GoogleSQL 或 PostgreSQL）的序列。

每个序列都维护一组内部计数器，并使用这些计数器生成一个值。序列计数器为位反转算法提供输入。

当您使用使用 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。位反转序列对主键特别有用，因为位反转值会均匀分布在键空间中，以免导致热点问题。

以下示例展示了如何创建一个位反转序列和一个表，其中，其键列使用该序列作为默认值：

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：

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各种情况

UUID 和序列的场景包括：

  • 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 可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

您可以通过以下几种方式将表迁移到 Spanner：

  • 如果您在源数据库中使用 UUID，则可以在 Spanner 上使用 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。

    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碎片。

  • 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，您可以使用位反转正序列（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