sequential_uuid は、シーケンスまたはタイムスタンプに基づいた順序付き UUID 生成ツールを提供します。これにより、ランダム UUID 生成ツールによるランダム入出力問題を軽減できます。
前提条件
拡張機能は、次のエンジンを実行するPolarDB for PostgreSQLクラスターでサポートされています。
PostgreSQL 14 (バージョン14.5.1.0以降)
PostgreSQL 11 (バージョン1.1.28以降)
次のいずれかのステートメントを実行して、PolarDB for PostgreSQLクラスターのリビジョンバージョンを表示できます。
PostgreSQL 14
SELECT version();PostgreSQL 11
SHOW polar_version;
背景情報
ランダム UUID：特定範囲内で均等な値で生成されます。
デメリット：データの挿入時に、葉ノードに対応するすべてのページがヒットする確率が同じになり、さらにインデックス全体がメモリに格納されるようになります。また、インデックスのサイズが共有バッファまたは RAМ のサイズを超えると、キャッシュヒット率が急速に低下します。
順序付き UUID：シーケンスに基づくタイプと、タイムスタンプに基づくタイプに分けられます。
メリット：ランダム UUID に比べ、順序付き UUID 生成ツールに基づいて生成される UUID は順序性を持ちます。新しいデータは、シーケンス値またはタイムスタンプが一番大きいため、いつもインデックスの一番右に挿入されます。これにより、キャッシュヒット率が向上します。詳細については、「Sequential UUID Generators」をご参照ください。
デメリット：ランダム性が減少し、UUID の予測可能性とマシン間の UUID 衝突の確率が高まります。
sequential_uuid は、UUID の順序性を実現しながら、ランダム性を一定範囲内に控えられます。
生成ツールの仕組み
UUID の構造
順序付き UUID を生成する簡単な方法として、シーケンスまたはタイムスタンプをプレフィックスとして、UUID のランダム性が 16 B に達するまでランダムデータを追加することが考えられます。
しかし、この方法には次の 2 つの問題が発生します。
ランダム性の低下：
bigint 値を生成するシーケンスを使用すると、UUID 生成のランダム性が 16 B から 8 B に減少します。タイムスタンプもその精度に応じてランダム性を低下させます。これによって、衝突リスクと予測可能性 (相前後して生成された UUID の予測、タイムスタンプの予測など) が上昇します。
インデックスの肥大化：
値が大きくなり続けると、履歴データが削除された後にインデックスが肥大化する可能性があります (ログテーブルのタイムスタンプインデックスなど)。
上記の 2 つの問題を解決するために、順序付き UUID 生成ツールでは、ラップアラウンドが定期的に実行されます。
ラップアラウンド
ラップアラウンドとは、処理可能な UUID 範囲の最後に達した後に、最初に戻ることです。順序付き UUID 生成ツールでは、指定された数の UUID が生成された際、または一定期間が経過した際に、ラップアラウンドが実行されます。
UUID はブロック単位で、次の形式で生成されます：
(ブロック ID;ランダムデータ)ブロック ID のサイズはブロックの数によって異なり、生成ツールのパラメータによって決定されています。たとえば、デフォルトのブロック数が 64 K (64*1024=65536) の場合、ブロック ID を格納するために 2 バイトが必要です。
ブロック ID の計算式：
シーケンスに基づく UUID 生成ツール (各ブロックに 256 の UUID が含まれる)
(nextval('s') / 256) % 65536説明ラップアラウンドのサイクル：16 М (256×65536) の UUID が生成されたたび
ブロックサイズ：生成された UUID の数により異なります
タイムスタンプに基づく UUID 生成ツール
(timestamp / 60) % 65536説明ラップアラウンドのサイクル：45 日
ブロックサイズ：間隔です。デフォルト値： 60 秒
UUID 生成関数
シーケンスに基づく UUID 生成ツール
uuid_sequence_nextval 関数を使用し、次のパラメーターを受け入れます。
regclass 型のオブジェクト（シーケンス）。
integer 型のブロックサイズ（デフォルト値 65536）。
integer 型のブロック数（デフォルト値 65536）。
構文：
CREATE EXTENSION sequential_uuids;
CREATE SEQUENCE s;
SELECT uuid_sequence_nextval('s'::regclass, 256, 65536);出力例：
uuid_sequence_nextval
--------------------------------------
00005547-8a67-452d-bdf7-b390f1edc49b
(1 row)タイムスタンプに基づく UUID 生成ツール
uuid_time_nextval 関数を使用し、次のパラメーターを受け入れます。
integer 型の時間間隔（デフォルト値 60）。
integer 型のブロック数（デフォルト値 65536）。
構文：
CREATE EXTENSION sequential_uuids;
SELECT uuid_time_nextval(1, 256);出力例：
uuid_time_nextval
--------------------------------------
08dac705-8776-4ce3-a45c-123fd65e11e8
(1 row)上記のデフォルト値は、ほとんどのシナリオに適用できます。