PolarDB-PG原理解读——Sequence 使用、原理全面解析（一）

PolarDB PostgreSQL版（以下简称 PolarDB-PG）是一款阿里云自主研发的企业级数据库产品，采用计算存储分离架构，兼容 PostgreSQL 与 Oracle。PolarDB-PG 的存储与计算能力均可横向扩展，具有高可靠、高可用、弹性扩展等企业级数据库特性。同时，PolarDB-PG 具有大规模并行计算能力，可以应对 OLTP 与 OLAP 混合负载；还具有时空、向量、搜索、图谱等多模创新特性，可以满足企业对数据处理日新月异的新需求。

介绍

Sequence 作为数据库中的一个特别的表级对象，可以根据用户设定的不同属性，产生一系列有规则的整数，从而起到发号器的作用。

在使用方面，可以设置永不重复的 Sequence 用来作为一张表的主键，也可以通过不同表共享同一个 Sequence 来记录多个表的总插入行数。根据 ANSI 标准，一个 Sequence 对象在数据库要具备以下特征：

1. 独立的数据库对象 (CREATE SEQUENCE)，和表、视图同一层级
2. 可以设置生成属性：初始值 (star value)，步长 (increment)，最大/小值 (max/min)，循环产生 (cycle)，缓存 (cache)等
3. Sequence 对象在当前值的基础上进行递增或者递减，当前值被初始化为初始值
4. 在设置循环后，当前值的变化具有周期性；不设置循环下，当前值的变化具有单调性，当前值到达最值后不可再变化

为了解释上述特性，我们分别定义 a、b 两种序列来举例其具体的行为。

CREATE SEQUENCE a start with 5 minvalue -1 increment -2;
CREATE SEQUENCE b start with 2 minvalue 1 maxvalue 4 cycle;
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两个 Sequence 对象提供的序列值，随着序列申请次数的变化，如下所示：

为了更进一步了解 PostgreSQL 中的 Sequence 对象，我们先来了解 Sequence 的用法，并从用法中透析 Sequence 背后的设计原理。

使用方法

PostgreSQL 提供了丰富的 Sequence 调用接口，以及组合使用的场景，以充分支持开发者的各种需求。

SQL 接口

PostgreSQL 对 Sequence 对象也提供了类似于 表 的访问方式，即 DQL、DML 以及 DDL。我们从下图中可一览对外提供的 SQL 接口。

分别来介绍以下这几个接口：

currval

该接口的含义为，返回 Session 上次使用的某一 Sequence 的值。

postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       2
(1 row)

postgres=# select currval('seq');
 currval
---------
       2
(1 row)
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需要注意的是，使用该接口必须使用过一次 nextval 方法，否则会提示目标 Sequence 在当前 Session 未定义。

postgres=# select currval('seq');
ERROR:  currval of sequence "seq" is not yet defined in this session
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lastval

该接口的含义为，返回 Session 上次使用的 Sequence 的值。

postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       3
(1 row)

postgres=# select lastval();
 lastval
---------
       3
(1 row)
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同样，为了知道上次用的是哪个 Sequence 对象，需要用一次 nextval('seq')，让 Session 以全局变量的形式记录下上次使用的 Sequence 对象。

lastval 与 curval 两个接口仅仅只是参数不同，currval 需要指定是哪个访问过的 Sequence 对象，而 lastval 无法指定，只能是最近一次使用的 Sequence 对象。

nextval

该接口的含义为，取 Sequence 对象的下一个序列值。

通过使用 nextval 方法，可以让数据库基于 Sequence 对象的当前值，返回一个递增了 increment 数量的一个序列值，并将递增后的值作为 Sequence 对象当前值。

postgres=# CREATE SEQUENCE seq start with 1 increment 2;
CREATE SEQUENCE
postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       1
(1 row)

postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       3
(1 row)
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increment 称作 Sequence 对象的步长，Sequence 的每次以 nextval 的方式进行申请，都是以步长为单位进行申请的。同时，需要注意的是，Sequence 对象创建好以后，第一次申请获得的值，是 start value 所定义的值。对于 start value 的默认值，有以下 PostgreSQL 规则：

$start\_value = 1, if:increment > 0;$

$start\_value = -1,if:increment < 0;$

另外，nextval 是一种特殊的 DML，其不受事务所保护，即：申请出的序列值不会再回滚。

postgres=# BEGIN;
BEGIN
postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       1
(1 row)

postgres=# ROLLBACK;
ROLLBACK
postgres=# select nextval('seq');
 nextval
---------
       2
(1 row)
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PostgreSQL 为了 Sequence 对象可以获得较好的并发性能，并没有采用多版本的方式来更新 Sequence 对象，而是采用了原地修改的方式完成 Sequence 对象的更新，这种不用事务保护的方式几乎成为所有支持 Sequence 对象的 RDMS 的通用做法，这也使得 Sequence 成为一种特殊的表级对象。