Administración de valores predeterminados de claves primarias

En esta página, se analizan las estrategias que se deben usar para generar valores de clave primaria en tu tabla con expresiones de valor predeterminado. La información de esta página se aplica a las bases de datos con dialecto de GoogleSQL y a las bases de datos con dialecto de PostgreSQL. Estas estrategias tienen los siguientes beneficios:

  • Evitan los hotspots.
  • Simplifican las migraciones desde otras bases de datos.
  • Encapsulan la lógica de claves en la base de datos para que no tengas que preocuparte por administrarla en tu aplicación.
  • En la mayoría de los casos, reemplazan la necesidad de crear y administrar tus propias secuencias.

Métodos para generar automáticamente claves primarias

Para generar automáticamente valores de clave primaria, puedes usar las siguientes estrategias en una columna que tenga expresiones DEFAULT:

  • Una función UUID que genera valores de UUID versión 4.
  • Columnas IDENTITY que generan automáticamente valores de números enteros para columnas clave y no clave.
  • SERIAL en PostgreSQL y AUTO_INCREMENT en GoogleSQL, que son alias de lenguaje de definición de datos (DDL) para columnas IDENTITY.
  • Un objeto de esquema, SEQUENCE, que tiene una opción bit_reversed_positive. SEQUENCE está disponible para GoogleSQL y PostgreSQL.
  • Una columna rowid generada automáticamente para tablas que no tienen claves primarias definidas por el usuario.

Identificador único universal (UUID)

Spanner puede generar automáticamente un UUID versión 4 para usarlo como clave primaria. Los UUID funcionan bien para aplicaciones y tablas nuevas con muchas filas. Se distribuyen de manera uniforme en el espacio de claves, lo que evita los hotspots a gran escala. La generación de UUID puede crear una gran cantidad de valores (2122), y cada valor es efectivamente único. Por ejemplo, necesitarías 2.71 × 1018 valores para una probabilidad de colisión del 50% o 1 mil millones por segundo durante 86 años. Este amplio rango garantiza valores únicos cuando usas UUID en tablas grandes. Los UUID son únicos, ya sea que los generes en la base de datos o en el cliente. Te recomendamos que uses UUID cuando sea posible. Puedes combinar de forma segura UUID generados por el cliente y generados por Spanner en la misma tabla si los UUID generados por el cliente se serializan en minúscula, de acuerdo con RFC 4122.

Para una columna que necesita valores predeterminados, puedes usar la NEW_UUID función de GoogleSQL o la gen_random_uuid() función de PostgreSQL para generarlos. En el siguiente ejemplo, se muestra cómo crear una tabla en la que la columna clave FanId tiene un UUID generado en la columna de valor como su valor predeterminado.

GoogleSQL 

CREATE TABLE Fans (
  FanId UUID DEFAULT (NEW_UUID()),
  Name STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (FanId);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Fans (
  FanId uuid DEFAULT gen_random_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;

Esta instrucción muestra un resultado similar al siguiente:

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

Para obtener más información sobre las funciones de UUID generadas, consulta la GoogleSQL o PostgreSQL.

Columnas IDENTITY

Con las columnas IDENTITY, puedes generar automáticamente valores de números enteros para columnas clave y no clave. Las columnas IDENTITY no requieren que mantengas manualmente una secuencia subyacente ni que administres la relación entre la columna y la secuencia subyacente. Cuando quitas una columna de identidad generada automáticamente, Spanner también borra automáticamente la secuencia subyacente.

Puedes usar columnas IDENTITY si proporcionas un valor de número entero inicial cuando generas la secuencia o si permites que Spanner genere la secuencia de números enteros por ti. Para proporcionar un valor de número entero inicial, debes usar la opción START COUNTER WITH y un valor inicial INT64 positivo. Spanner usa este valor para establecer el siguiente valor de su contador de secuencia interno generado automáticamente y revierte el valor antes de insertarlo en esta columna.

En Spanner, las columnas IDENTITY son compatibles con GoogleSQL y PostgreSQL.

GoogleSQL

En el siguiente ejemplo, se muestra cómo usar columnas IDENTITY para crear una columna de clave primaria de números enteros generada automáticamente para SingerId cuando se crea una tabla nueva con el comando CREATE TABLE:

CREATE TABLE Singers (
  SingerId INT64 GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY (BIT_REVERSED_POSITIVE),
  Name STRING(MAX),
  Rank INT64
) PRIMARY KEY (SingerId);

También puedes especificar el inicio del contador para la columna con la opción START COUNTER WITH. En el siguiente ejemplo, se crea una columna de números enteros generada automáticamente para SingerId que tiene valores positivos invertidos en bits y un contador interno que comienza en 1,000.

CREATE TABLE Singers (
  SingerId INT64 GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY (BIT_REVERSED_POSITIVE START COUNTER WITH 1000),
  Name STRING(MAX),
  Rank INT64
) PRIMARY KEY (SingerId);

PostgreSQL

En el siguiente ejemplo, se muestra cómo usar columnas IDENTITY para crear una columna de números enteros generada automáticamente para SingerId cuando se crea una tabla nueva con el comando CREATE TABLE:

CREATE TABLE Singers (
  SingerId bigint GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY (BIT_REVERSED_POSITIVE),
  Name text,
  PRIMARY KEY (SingerId)
);

También puedes especificar el inicio del contador para la columna con la opción START COUNTER WITH. En el siguiente ejemplo, se crea una columna de números enteros generada automáticamente para SingerId que genera valores positivos invertidos en bits y el contador interno, antes de la inversión en bits, comienza en 1,000.

CREATE TABLE Singers (
  SingerId bigint GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY (BIT_REVERSED_POSITIVE START COUNTER WITH 1000),
  Name text,
  PRIMARY KEY (SingerId)
);

SERIAL y AUTO_INCREMENT

Spanner admite SERIAL en PostgreSQL y AUTO_INCREMENT en GoogleSQL, que son alias de DDL para IDENTITY columnas y se usan para crear columnas de números enteros únicas. Primero debes establecer la opción default_sequence_kind de la base de datos antes de usar SERIAL o AUTO_INCREMENT. Puedes usar la siguiente instrucción de SQL para establecer la opción default_sequence_kind de la base de datos:

GoogleSQL 

ALTER DATABASE db SET OPTIONS (default_sequence_kind = 'bit_reversed_positive');

CREATE TABLE Singers (
  id INT64 AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  name STRING(MAX),
);

PostgreSQL 

ALTER DATABASE db SET spanner.default_sequence_kind = 'bit_reversed_positive';

CREATE TABLE Singers (
  id serial PRIMARY KEY,
  name text
);

Debido a que SERIAL y AUTO_INCREMENT se asignan a columnas IDENTITY, no las verás cuando serialices tu esquema. Para este esquema, el resultado de GetDatabaseDDL sería el siguiente:

GoogleSQL 

ALTER DATABASE db SET OPTIONS (default_sequence_kind = 'bit_reversed_positive');

CREATE TABLE Singers (
  id INT64 GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY,
  name STRING(MAX)
) PRIMARY KEY (id);

PostgreSQL 

ALTER DATABASE db SET spanner.default_sequence_kind = 'bit_reversed_positive';

CREATE TABLE Singers (
  id bigint GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY NOT NULL,
  name character varying,
  PRIMARY KEY(id)
);

Secuencia invertida en bits

Una secuencia invertida en bits es un objeto de esquema que produce una secuencia de números enteros y los invierte en bits. Este objeto usa la inversión de bits en un contador interno y privado de Spanner para garantizar la unicidad. Los valores invertidos en bits resultantes ayudan a evitar los hotspots a gran escala cuando se usan en una clave primaria.

En Spanner, usas sentencias DDL SEQUENCE junto con el bit_reversed_positive atributo para crear, modificar o quitar una secuencia que produce valores positivos invertidos en bits (GoogleSQL o PostgreSQL).

Cada secuencia mantiene un conjunto de contadores internos y los usa para generar un valor. El contador de secuencia proporciona la entrada al algoritmo de inversión de bits.

Cuando defines una columna con una expresión DEFAULT que usa la función GET_NEXT_SEQUENCE_VALUE de GoogleSQL o la función nextval de PostgreSQL como su valor predeterminado, Spanner llama automáticamente a la función y coloca los valores de salida invertidos en bits en la columna. Las secuencias invertidas en bits son especialmente útiles para las claves primarias, ya que los valores invertidos en bits se distribuyen de manera uniforme en el espacio de claves para que no causen hotspots.

En el siguiente ejemplo, se muestra cómo crear una secuencia invertida en bits y una tabla en la que su columna clave usa la secuencia como valor predeterminado:

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)
);

Luego, puedes usar la siguiente instrucción de SQL para insertar y mostrar el valor de la clave primaria:

GoogleSQL 

INSERT INTO Singers (Name) VALUES ('Example Singer')
THEN RETURN SingerId;

PostgreSQL 

INSERT INTO Singers (name) VALUES ('Example Singer')
RETURNING SingerId;

Esta instrucción muestra un resultado similar al siguiente:

SingerId
3458764513820540928

Crea una tabla sin definir una clave primaria

Si no proporcionas claves primarias cuando creas una tabla, Spanner crea una columna oculta llamada rowid. Esta columna sirve como clave primaria. De forma predeterminada, la columna rowid es una columna IDENTITY que usa valores INT64 y está respaldada por una secuencia invertida en bits para generar claves automáticamente.

Puedes crear una tabla sin definir claves primarias de la siguiente manera:

GoogleSQL 

CREATE TABLE Singers (
  Name STRING(MAX),
  Rank INT64
);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Singers (
  Name text,
  Rank bigint
);

El esquema resultante se muestra de la siguiente manera:

GoogleSQL 

CREATE TABLE Singers (
  Name STRING(MAX),
  Rank INT64,
  rowid INT64 NOT NULL GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY
    (BIT_REVERSED_POSITIVE) HIDDEN
) PRIMARY KEY (rowid);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Singers (
  Name text,
  Rank bigint,
  rowid bigint GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY
    (BIT_REVERSED_POSITIVE) NOT NULL HIDDEN,
  PRIMARY KEY (rowid)
);

No puedes agregar una clave primaria a una tabla que creaste anteriormente sin definir una clave primaria.

Debido a que Spanner no permite dos columnas con el mismo nombre en una tabla, no puedes definir una nueva columna no clave llamada rowid en una tabla que creaste anteriormente sin definir claves primarias. La siguiente consulta muestra un error:

GoogleSQL 

CREATE TABLE Singers (
  rowid INT64,
  Name STRING(MAX),
);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Singers (
  rowid bigint,
  Name text
);

Spanner establece la columna rowid en HIDDEN. Esto significa que la columna no aparece en una consulta SELECT *:

GoogleSQL 

SELECT * FROM Singers;

/*-------+------+
 | Name  | Rank |
 +-------+------+
 | Alice | 1    |
 | David | 2    |
 +-------+------*/

PostgreSQL 

SELECT * FROM Singers;

/*-------+------+
 | Name  | Rank |
 +-------+------+
 | Alice | 1    |
 | David | 2    |
 +-------+------*/

Sin embargo, puedes consultar explícitamente la columna rowid oculta:

GoogleSQL 

SELECT rowid FROM Singers;

/*---------------------+
 | rowid               |
 +---------------------+
 | 3458764513820540928 |
 +---------------------*/

PostgreSQL 

SELECT rowid FROM Singers;

/*---------------------+
 | rowid               |
 +---------------------+
 | 3458764513820540928 |
 +---------------------*/

Aunque la columna rowid no aparece en una consulta SELECT *, la columna rowid es visible en las tablas INFORMATION_SCHEMA. Por ejemplo, puedes ejecutar la siguiente consulta:

GoogleSQL 

SELECT column_name
FROM information_schema.key_column_usage
WHERE constraint_name LIKE 'PK_%' AND table_name = 'Singers';

/*-------------+
 | column_name |
 +-------------+
 | rowid       |
 +-------------*/

PostgreSQL 

SELECT column_name
FROM information_schema.key_column_usage
WHERE constraint_name LIKE 'PK_%' AND table_name = 'singers';

 /*-------------+
 | column_name |
 +-------------+
 | "rowid"     |
 +-------------*/

Situaciones para usar UUID y secuencias como valores predeterminados para claves primarias

Las situaciones para UUID y secuencias incluyen lo siguiente:

  • Aplicaciones nuevas
  • Migraciones

En las siguientes secciones, se describe cada situación.

Aplicaciones nuevas

Para las aplicaciones nuevas, Spanner recomienda usar un identificador único universal (UUID) para las claves primarias. Para obtener más información, consulta Usa un identificador único universal (UUID).

Si tu aplicación existente requiere INT64 claves en GoogleSQL o bigint claves en PostgreSQL, Spanner ofrece el objeto de esquema de secuencia positiva invertida en bits (PostgreSQL o GoogleSQL).

Migraciones

Para migrar tablas a Spanner, tienes las siguientes opciones:

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