PostgreSQL 另类advisory lock保证唯一约束法

本文涉及的产品
云原生数据库 PolarDB MySQL 版,Serverless 5000PCU 100GB
云原生数据库 PolarDB 分布式版,标准版 2核8GB
云数据库 RDS MySQL Serverless,0.5-2RCU 50GB
简介: 在没有唯一约束或者主键约束时,数据库是不保证唯一性的。那么有什么手段来保证呢? 方法 1. 串行操作,先查询,如果没有查到记录,则插入。 这种方法效率非常低: 测试如下: postgres=# create table tbl(c1 text); CREATE TABLE
在没有唯一约束或者主键约束时,数据库是不保证唯一性的。那么有什么手段来保证呢?

方法 1. 串行操作,先查询,如果没有查到记录,则插入。

这种方法效率非常低:
测试如下:
postgres=# create table tbl(c1 text);
CREATE TABLE
postgres=# create index idx_c1 on tbl(c1);
CREATE INDEX
postgres=# create or replace function load(v_c1 text) returns void as $$ 
declare
begin
  perform 1 from tbl where c1=v_c1 limit 1;
  if found then
    return;
  else
    insert into tbl(c1) values (v_c1);
  end if;
end;
$$ language plpgsql strict;
CREATE FUNCTION
压测:
vi test.sql
\setrandom c1 1 50000
select load(:c1);

pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f test.sql -c 1 -j 1 -T 100
性能分析,由于以上方法只能在串行模式下保证C1字段的唯一性,如果是并行模式,无法保证唯一性。所以性能完全仰仗load函数的RT,有效插入性能差,无效插入则依赖查询的RT,性能相对较好。
在60秒的时候,数据已经满5万了,所以都变成了无效插入,即查询后直接return。
progress: 59.0 s, 375.0 tps, lat 2.673 ms stddev 1.113
progress: 60.0 s, 368.0 tps, lat 2.713 ms stddev 1.110
progress: 61.0 s, 5787.1 tps, lat 0.172 ms stddev 0.521
progress: 62.0 s, 12538.1 tps, lat 0.079 ms stddev 0.012
progress: 63.0 s, 12802.2 tps, lat 0.077 ms stddev 0.011
验证约束准确性:
postgres=# select count(*),count(distinct c1) from tbl;
  count  |  count  
---------+---------
 50000 | 50000 
(1 row)

性能趋势:

11ccdc6ecd07d232e85256e92326799c5c1da4b4


方法2. advisory lock

和秒杀场景的方法一样(PostgreSQL秒杀一条记录能达到23万的qps。):
本例一样使用advisory lock,当锁冲突时,并行会话变串行会话,其他无冲突会话都是并行执行的。
我们来看看性能提升多少?
postgres=# create or replace function load(v_c1 text) returns void as $$
declare
begin 
  perform 1 from tbl where c1=v_c1 limit 1; 
  if found then 
    return; 
  end if;
  if ( pg_try_advisory_xact_lock(hashtext(v_c1)) ) then
    perform 1 from tbl where c1=v_c1 limit 1;
    if not found then
      insert into tbl(c1) values (v_c1);
    else
      return;
    end if;
  else
    return;
  end if;
end;
$$ language plpgsql strict;

压测500万唯一值。
vi test.sql
\setrandom c1 1 5000000
select load(:c1);

52个并发:
pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f test.sql -c 52 -j 52 -T 100
越来越快,因为无效插入越来越多。如果全变成无效插入,理论上qps也是能达到20万以上的。
progress: 96.0 s, 161872.6 tps, lat 0.319 ms stddev 0.429
progress: 97.0 s, 161766.4 tps, lat 0.319 ms stddev 0.387
progress: 98.0 s, 164232.7 tps, lat 0.315 ms stddev 0.419
progress: 99.0 s, 165476.5 tps, lat 0.312 ms stddev 0.405
progress: 100.0 s, 166866.0 tps, lat 0.309 ms stddev 0.410

transaction type: Custom query
scaling factor: 1
query mode: prepared
number of clients: 52
number of threads: 52
duration: 100 s
number of transactions actually processed: 12510348
latency average: 0.414 ms
latency stddev: 0.450 ms
tps = 125034.429736 (including connections establishing)
tps = 125043.765999 (excluding connections establishing)
statement latencies in milliseconds:
        0.003204        \setrandom c1 1 5000000
        0.410254        select load(:c1);

验证结果,并发唯一,bingo。
postgres=# select count(*),count(distinct c1) from tbl;
  count  |  count  
---------+---------
 4593181 | 4593181
(1 row)

性能趋势:

54ab3adb9c129c31e8173ee49aac5d0bb9410ee6

应用场景举例

比如
tbl
(internal_id int serial8 primary key, nick_name text unique, ......)
internal_id 对应的是内部使用的唯一ID
nick_name 是用户的唯一ID,也是唯一的。
用户会输入一个nick_name,通过序列生成内部ID。
如果一开始就有这样的约束,问题就不存在。

但是当以前使用的数据没有加唯一约束,然后已经有重复值产生了。
现在想把唯一约束建立起来,首先要去重复,然后建立唯一约束。
在建立唯一约束前,如果用户还有数据不断录入,并且需要不中断业务的情况下去重复和建立约束的话,有什么好办法呢?
办法:
先不管历史值,新进来的值使用以上方法保证唯一。
然后去重
然后并行添加唯一索引。
代码举例:
postgres=# drop table tbl;
DROP TABLE
postgres=# create table tbl(internal_id serial8, nick_name text);
CREATE TABLE
postgres=# create index idx_tbl_nickname on tbl(nick_name);
CREATE INDEX
postgres=# drop function load(text);
DROP FUNCTION
postgres=# create or replace function load(v_c1 text) returns int8 as $$
declare
  i int8;
begin 
  select internal_id  into i from tbl where nick_name = v_c1 limit 1; 
  if found then 
    return i; 
  end if;
  LOOP
  if ( pg_try_advisory_xact_lock(hashtext(v_c1)) ) then
    select internal_id  into i from tbl where nick_name = v_c1 limit 1; 
    if not found then
      insert into tbl(nick_name ) values (v_c1) returning internal_id  into i ;
      return i;
    else
      return i;
    end if;
  end if;
  end loop;
end;
$$ language plpgsql strict;

压测500万唯一值。
vi test.sql
\setrandom c1 1 5000000
select load(:c1);

52个并发:
pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f test.sql -c 52 -j 52 -T 100

验证数据唯一性:
postgres=# select count(*),count(distinct nick_name) from tbl;
  count  |  count  
---------+---------
 3966568 | 3966568
(1 row) 

性能趋势:

00d8b8fe0daba7f4712a363ce0cb9d7d1479c2dd

[参考]
相关实践学习
使用PolarDB和ECS搭建门户网站
本场景主要介绍基于PolarDB和ECS实现搭建门户网站。
阿里云数据库产品家族及特性
阿里云智能数据库产品团队一直致力于不断健全产品体系,提升产品性能,打磨产品功能,从而帮助客户实现更加极致的弹性能力、具备更强的扩展能力、并利用云设施进一步降低企业成本。以云原生+分布式为核心技术抓手,打造以自研的在线事务型(OLTP)数据库Polar DB和在线分析型(OLAP)数据库Analytic DB为代表的新一代企业级云原生数据库产品体系, 结合NoSQL数据库、数据库生态工具、云原生智能化数据库管控平台,为阿里巴巴经济体以及各个行业的企业客户和开发者提供从公共云到混合云再到私有云的完整解决方案,提供基于云基础设施进行数据从处理、到存储、再到计算与分析的一体化解决方案。本节课带你了解阿里云数据库产品家族及特性。
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