序列 · XB 现场笔记

Postgres 序列用一个缓存发号

Mon, 02 Aug 2027 00:00:00 +0000

PostgreSQL 序列缓存为数据库后端预留数值，不属于某个应用对象，也不只属于一笔事务。理解这个边界，才能解释为什么序列保存的位置会领先于真正返回的号码，为什么重新连接也会留下空洞，以及为什么调小 CACHE 不能让标识连续。首先要区分分配器状态，与应用真正成功提交的业务记录，不能把两者当成同一个计数器。

三个不同的数字

一个新建的升序序列使用 CACHE 5 时，第一次 nextval 可以返回一，而 last_value 已记录五。后者是预留边界，不是已插入行数，也不表示一到五都已经交给应用。currval 表示当前会话最近为该序列建立的值，其他连接取号不会替换它。监控时若不说明这些字段的作用域，就很容易把预留数量误当成业务数量。

同一后端后续取号，可以使用已经预留的数值。PostgreSQL 实现中既有后端局部的快速路径，也有补充缓存时的缓冲锁；把每次 nextval 都说成对普通表记录加一把行锁并不准确。缓存减少反复访问序列状态，但不能据此认定某个应用的插入延迟主要来自序列竞争。修改参数前，应先测量真实瓶颈，而不是根据取号机制猜测整体性能。

会话寿命也影响空号

即使正常退出，会话结束时没有用完的预留值也会被放弃。因此，相同取号速率下，频繁建立数据库会话的服务，可能比使用长期连接池的服务放弃更多预留。缓存跟随服务器会话；应用看到一个连接对象，并不足以说明底层数据库会话是否一直存在，连接复用策略也是实验条件的一部分。

不同会话还可以分别持有不同区间。一个先返回一，另一个返回六，第一个随后再返回二。这是分配交错，不代表提交顺序，也不能证明这些值已经丢失。即使 CACHE 为一，事务仍可能先取号后提交，顺序与另一个事务相反。提交之前写入的时间戳同样不能自动提供真实提交顺序，不能只给字段换个名字就获得新的保证。

坏掉的样子

不要把 CACHE 当成崩溃后最大跳号数的公式。多个会话可以同时持有预留，而实现还会把一部分未来序列进度提前写入日志。事务回滚、走冲突处理分支的插入，以及取到但没有使用的值，都会增加空洞。缺号本身既不能证明丢了业务数据，也不能证明没有丢；发现故障时，应核对已提交记录和恢复证据，再判断是否只是分配器行为。

正常运行期间，非循环分配在管理员没有把序列重置回已用范围时，会提供不同数值。但循环、手工重置，以及显式导入编号，都可能改变这个前提。表仍然需要主键或唯一约束保证存储完整性。减小缓存不能代替这些约束，不能找回已经删除的记录，也不会自动让业务编号流程具备可审计性。在数据库外持久使用一个号码之前，应先提交取号事务；崩溃可能使尚未提交的序列变化是否保留变得不确定。

调整序列设置时，还要考虑活跃会话已经拿到的预留值。不要为了补洞，在并发写入期间把序列随意重置到表中最大编号。如果业务确实要求已签发号码连续，应先明确签发、回滚、取消和外部发布的边界，再评估事务计数器。没有经过实际负载测量，就不存在可以普遍承诺的最佳缓存大小或吞吐提升倍数。

快速验证

下面的无套接字练习，使用两个先后运行的单用户后端，访问同一个新初始化的可丢弃集群。以非 root 账户执行脚本，并把 PostgreSQL 18 的 initdb 与 postgres 放入 PATH。绝不能让单用户模式访问正在运行的集群。该模式具有隐式超级用户权限，不能验证并发客户端、真实进程间锁竞争或故障切换；本例只研究缓存预留的生命周期。

#!/bin/sh
set -eu
umask 077
export LC_ALL=C
lab=$(mktemp -d "${TMPDIR:-/tmp}/xbcatm-sequence-cache.XXXXXX")
initdb -D "$lab/data" --no-locale --encoding=UTF8 \
 --auth-local=trust --auth-host=reject >"$lab/init.log" 2>&1
postgres --single -j -D "$lab/data" -c io_method=sync -c log_min_messages=notice postgres \
 >"$lab/session-a.log" 2>&1 <<'SQL'
CREATE SEQUENCE cache_probe CACHE 5;

SELECT nextval('cache_probe') AS first_value;

SELECT last_value AS reserved_through FROM cache_probe;

BEGIN;

SELECT nextval('cache_probe') AS rolled_back_value;

ROLLBACK;

SELECT nextval('cache_probe') AS after_rollback;

DO $$ BEGIN
 IF currval('cache_probe') <> 3 OR
 (SELECT last_value FROM cache_probe) <> 5 THEN
 RAISE EXCEPTION 'cache reservation or rollback result wrong';
 END IF;
 RAISE NOTICE 'cache_probe_a_ok';
END $$;

SQL
if grep -E '(ERROR|FATAL|PANIC):' "$lab/session-a.log"; then exit 1; fi
grep -q 'cache_probe_a_ok' "$lab/session-a.log"
postgres --single -j -D "$lab/data" -c io_method=sync -c log_min_messages=notice postgres \
 >"$lab/session-b.log" 2>&1 <<'SQL'
SELECT nextval('cache_probe') AS after_clean_session_end;

DO $$ BEGIN
 IF currval('cache_probe') <> 6 OR
 (SELECT last_value FROM cache_probe) <> 10 THEN
 RAISE EXCEPTION 'unused cache values were unexpectedly reused';
 END IF;
 RAISE NOTICE 'cache_probe_b_ok';
END $$;

DROP SEQUENCE cache_probe;

SQL
if grep -E '(ERROR|FATAL|PANIC):' "$lab/session-b.log"; then exit 1; fi
grep -q 'cache_probe_b_ok' "$lab/session-b.log"
cat "$lab/session-a.log" "$lab/session-b.log"
printf 'retained_lab %s\n' "$lab"

完整脚本已在 PostgreSQL 18.6 执行。第一个后端返回一，记录预留边界五，在随后回滚的事务中分配二，再返回三。断言核对缓存边界仍为五。单用户模式的 -j 使用空行划分命令，因此脚本保留必要的空行，确保事务边界没有因整段输入被视为同一条命令而改变。观察结果时，也需要区分真正执行的语句与后端输出的提示文字。

第一个后端正常结束后，第二个返回六，并记录预留边界十。四和五从未返回给调用方，二则已经返回，但属于最后回滚的事务。这是在没有制造崩溃的情况下，演示两种不同空洞来源。两个成功通知都出现，序列最终被删除；脚本打印的目录保留可丢弃集群与日志，以便检查完整输出。

脚本同时检查错误文本和进程状态，因为独立后端即使报告 SQL 错误，也可能以成功状态结束。这个练习验证预留与会话结束的关系，不是吞吐基准或持久性演练。它不能提供固定崩溃跳号上限，也不能据此推荐生产缓存大小。迁移结论时，必须保持实验覆盖范围与实际业务问题一致。

来源

PostgreSQL CREATE SEQUENCE，会话预留、顺序和未使用数值，已核验 2026-10-15。
PostgreSQL 序列函数，回滚、会话值与完整性边界，已核验 2026-10-15。
PostgreSQL 18 序列实现，后端局部分配与预写日志，已核验 2026-10-15。
PostgreSQL 独立服务进程，单用户命令边界与限制，已核验 2026-10-15。

序列分配数值，不随事务回滚回收

Mon, 12 Apr 2027 00:00:00 +0000

PostgreSQL 序列分配数值，并不以调用方事务最终提交为前提。这让并发场景中的普通标识分配更实用，也意味着空洞是正常现象。一个序列号只说明发生过分配，不能证明对应行存在、事务已经提交，或所有更小的数值都已经使用。把取号与业务记录的生命周期分开，才能正确解释缺号和顺序。

原子分配也有前提

nextval 会原子推进序列。普通非循环序列在没有被重置到已用范围的情况下，能为并发调用方分配不同数值。这不代表实现完全不使用锁，也不代表任何管理操作都不会影响它。CYCLE 和显式重置都可能重新使用数值，因此，已存储行的唯一性仍应由表上的 PRIMARY KEY 或 UNIQUE 约束负责。

序列也有有限边界。非循环序列无法在范围内继续分配时会报错，不会自动扩张成无限整数。应明确选择底层类型和步长；高频标识接近配置上限时，要关注剩余容量。即使序列使用更宽的类型，也不会自动扩宽接收它的表字段，不能只检查分配器而忽略目标列的类型限制。

identity 和 serial 列通过序列提供默认值。序列负责分配，字段约束负责决定哪些行允许写入。显式导入的标识可能让分配器落后于表中数据。修复这种错位时，要考虑活跃写入者和已经预留的数值，不能在业务仍并发写入时，随意根据一次 max 查询执行 setval，然后假设风险已经消失。

空洞与顺序是不同属性

事务回滚不会收回 nextval 已分配的数值。取号后没有使用、插入中止，或 INSERT 走了 ON CONFLICT 分支，都可能产生空洞。删除表中一行也不会让序列倒退。因此，单凭编号缺失，不能认定记录丢失或序列损坏；需要结合事务和业务记录查明实际含义。

CACHE 会按会话预留一批数值。如果一个会话保留一到十，另一个保留十一到二十，外部观察的调用结果就可能是一、十一、二。会话结束时，未使用的预留值也可能被放弃。缓存提高分配效率，却会影响连续性和全局观察顺序；即使没有批量缓存，分配先后也不等于事务提交先后。

setval 对序列状态的修改不会因调用方回滚而撤销。不能把这一点推广到所有序列命令：ALTER SEQUENCE RESTART 是事务性的，并会阻止并发取号直到事务结束。其他会话还可能持有原先缓存的数值，所以重置活跃分配器不是安全的消除空洞方法。如果业务要求连续编号，应明确设计事务内分配与取消语义。这可能需要串行访问一个专用计数器，但不意味着必须锁住业务表中的每一行。不能把普通技术主键与这种业务编号混为一谈。

坏掉的样子

currval 保存指定序列的会话局部值，通常由 nextval 建立。本会话尚未建立这个值时，调用会报错；is_called 为真的 setval 也会修改该会话值。其他连接取过号，并不能为当前连接初始化它。使用连接池时，如果 nextval 与 currval 落到不同数据库会话，原本看似连续的两步操作就可能失败。

应用需要刚插入那一行的标识时，INSERT RETURNING 通常更直接。lastval 比 currval 更宽泛，指向本会话最近使用过的任意序列，在触发器也取号的场景下容易产生误解。两者都不是“查询表中最新已提交行”的通用接口，不能拿会话分配历史代替行级结果。

在事务提交之前，就把分配值持久发布到数据库外，也是需要明确的边界。崩溃恢复后，尚未提交的序列状态变化可能存在不确定性。因此，官方序列文档要求：如果外部持久用途依赖该分配，应先提交取号事务。仅有一个数值，不等于已经形成持久的业务事件。

快速验证

把下面内容保存为 sequence.sql，在可丢弃的 PostgreSQL 18 数据库中执行 psql -X -v ON_ERROR_STOP=1 -f sequence.sql。显式事务之外保持默认自动提交。全部对象都是临时对象，故意执行的重置只作用于本会话的实验序列。

\set ON_ERROR_STOP on
CREATE TEMP SEQUENCE ids;
CREATE TEMP TABLE allocated (stage text,id bigint);
DO $$ BEGIN
 PERFORM currval('ids');
 RAISE EXCEPTION 'currval was defined before nextval';
EXCEPTION WHEN object_not_in_prerequisite_state THEN
 RAISE NOTICE 'currval is undefined in this session before nextval';
END $$;
INSERT INTO allocated VALUES ('first',nextval('ids')) RETURNING *;
BEGIN;
SELECT nextval('ids') AS allocation_in_aborted_transaction;
ROLLBACK;
INSERT INTO allocated VALUES ('after rollback',nextval('ids')) RETURNING *;
SELECT currval('ids') AS session_value;
DO $$ BEGIN
 IF (SELECT array_agg(id ORDER BY id) FROM allocated) IS DISTINCT FROM ARRAY[1,3]::bigint[] THEN
 RAISE EXCEPTION 'rollback unexpectedly reclaimed a value';
 END IF;
END $$;
CREATE TEMP TABLE unique_rows (id bigint PRIMARY KEY);
INSERT INTO unique_rows SELECT id FROM allocated;
SELECT setval('ids',1,false);
DO $$ BEGIN
 INSERT INTO unique_rows VALUES (nextval('ids'));
 RAISE EXCEPTION 'duplicate identifier accepted';
EXCEPTION WHEN unique_violation THEN
 RAISE NOTICE 'the primary key rejected the reset sequence value';
END $$;
SELECT currval('ids') AS reissued_value;
DROP TABLE unique_rows,allocated;
DROP SEQUENCE ids;

本轮 PostgreSQL 18.6 单用户重跑首先拒绝尚未取号时的 currval，再返回一，在中止事务中返回二，回滚后返回三。SQL 命令边界得到保留，未测试 psql 传输。存储下来的分配列表是一和三，证明回滚没有回收二。随后 currval 返回本会话最近拿到的三，既没有追踪其他连接，也没有自动补上缺号。

最后的重置要求下次调用重新返回一。序列照常给出一，但主键拒绝了这个重复标识，currval 则记录重新发出的数值。这说明普通原子分配与重置后的表完整性是两层保证。脚本结束时删除临时对象，不会重排应用已有记录，也不是用来修补生产环境编号空洞的操作方案。

来源

PostgreSQL 序列函数，原子分配、会话值、回滚和外部持久性，已核验 2026-10-15。
PostgreSQL CREATE SEQUENCE，边界、循环、缓存和取号顺序，已核验 2026-10-15。
PostgreSQL ALTER SEQUENCE，RESTART 的事务与阻塞语义，已核验 2026-10-15。