序列作为主键使用的原理、优缺点讨论

这几天和同事一直在讨论关于表设计中主键选择的问题，用sequence作为主键究竟有什么好处，又有什么缺点，尤其是有些事务场景上下文需要用到创建的序列值，如何用？其实我想说的是，可能只是一个很简单的概念，可能深入理解，还是有很多未知的知识，当然也就可能会有一些容易忽略但又可能很关键的坑，只有碰了才知道。。。
以下是总结摘要，如有疏漏，还请过路的各位大侠赐教。
 
1、首先说下seq.nextval主要有以下两种使用场景：
(1). 如果一个事务中只是INSERT时需要序列，其他地方不会需要这个序列，那么只需要在INSERT ... VALUES (seq.nextval ...)语句中使用即可。
(2). 如果一个事务中INSERT一张表后，还需要插入时的主键ID值，作为外键插入其他表，那么就需要在INSERT第一张表前使用select seq.nextval from dual提前获取可用的ID保存到一个变量中，为后面使用。

2、其次可以简单说下调用序列的原理，只有理解了序列的原理，才能有助于我们知道如何正确使用序列。
使用序列时Oracle内部大体是按照如下步骤进行：
(1). 一个序列会被定义到Oracle内部的一张数据字典表(seq$)的一行。
(2). 第一次使用序列，序列的起始值会加上缓存大小，然后更新回行。
(3). Oracle内部会自动跟踪内存中的两个值，当前值和目标值。
(4). 每次有回话调用seq.nextval，Oracle会递增当前值，然后检查是否超过了目标值，再返回结果。
(5). 如果当前值和目标值相同，Oracle会更新数据字典表中的行，为目标值加上缓存大小，同时内存中产生了一个新的目标值。
例如create sequence seq cache 20;这样一序列。名称为seq的序列，缓存大小是20，默认初始值是1，步长默认是1。



当使用了一次seq.nextval后，可以看HIGHWATER字段值为21，即目标值1+缓存大小20=21。



当执行20次后，seq.nextval值变为21，此时HIGHWATER字段值是41，即目标值21+缓存大小20=41。


也就是每调用seq.nextval值20次，会更新一次seq$表，那么问题来了，如果cache值较小，且序列使用的频率较高，那么会对seq$表有频繁的更新操作，日志量会增加，尤其在RAC下，更新该行的时候，该数据块会在节点间不停的传送，就会产生可能的争用，这种问题会被放大。因此为了减少这种情况，我们可以将cache缓存值设置大一些，例如1000，减少对字典表的更新。
序列还有一个问题，就是cache缓存是实例级的，对于RAC，比如第一个节点使用序列时会分配1-20，第二个节点会被分配21-40，Oracle保证不会重复，但若节点crash了，比如节点1坏了，那么序列就会出现断号，节点1再次使用时，只会从41-60，由于我们用主键只为了标示唯一，不关心段号，也不关心产生的顺序，所以这些可以忽略。 注：最近在讨论某系统和一个外系统做全局事务的事情，本想用这个主键作为两系统传输的一部分，用于控制全局事务，且用其作为判断交易先后顺序的依据，这是不太符合要求的，因为是RAC，序列是基于实例级cache，那么如果不能保证某一类型的交易总在一个节点上执行，那么不同次交易产生的主键序列值可能不是递增的，例如节点1处理一次交易，产生序列是1，节点2处理一次交易，产生序列是21，此时节点1再处理一次交易，产生序列是2；除非设置序列为order，但这样在RAC就有可能产生资源争用的问题，因为为了保证多节点间每次产生的序列值是递增的，每次产生就需要多节点间判断当前值后，才能知道下一个值是多少，而且会有额外的锁，保证同一时间只有一个节点在做这个操作，当然究竟是否会产生资源争用，还是要依据实际的业务并发量，或者压力测试才能证明，这里只是说可能会这样的问题，不是一定会，否则Oracle就不会有提供这种order的创建属性，凡事不绝对。

3、结合(1)的场景，
(1). 如果一个事务中只是INSERT时需要序列，其他地方不会需要这个序列，那么只需要在INSERT ... VALUES (seq.nextval ...)语句中使用即可。
> 这个场景下，如果序列cache设置为1000，调用100次nextval几乎没有影响。
(2). 如果一个事务中INSERT一张表后，还需要插入时的主键ID值，作为外键插入其他表，那么就需要在INSERT第一张表前使用select seq.nextval from dual提前获取可用的ID保存到一个变量中，为后面使用。
> 这个场景，就有些说的了。如果是同一事务中需要用到之前的序列值，那么就需要提前用select seq.nextval from dual保存到变量中，(当然，如果是用PLSQL语句，则可以不用提前保存变量这步，但咱们的应用中不适用，就不多说了)。