分片 Postgres 怎么实现序列：Neki 查询计划器拆解
▲ Neki 数据流总览（图源：PlanetScale 官方博客）：路由节点在分片返回的行流上「插入」volatile 表达式的求值，再写回正确的分片。
为什么序列是「病态」问题
Postgres 里序列（sequence）无处不在——计数器、IDENTITY 列、surrogate key 都靠它。它的核心承诺是不重号（可 caveat：reset/cycle 例外），并且不保证连续：事务回滚时已消耗的号不回收。
对单机 PG 这不是问题；但对分片系统 Neki 就是：每个分片都有自己的 pg_class 序列表，且都从空序列开始，任何查询都可能引用任何序列——必须由中心统一发号，否则两个分片会给出同一个值。这就是作者 Mats Rydberg（做了十几年查询语言与查询计划器，过去 8 个月专职 Neki 计划器+运行时）所说的「pathological case」：不能把活儿整体下放给某个分片，必须假设中心控制。
三类表达式：计划器的世界观
PG 在语义分析阶段给每个表达式标三类之一，Neki 的分布式计划器照单全收：
| 类别 | 承诺 | 例子 | Neki 策略 |
|---|---|---|---|
| immutable | 同输入永远同输出，跨语句不变 | 算术、lower() |
**能下推就下推到分片** |
| stable | 同一语句内同值 | now()、to_char() |
看依赖：**必须保证各分片依赖一致** |
| volatile | **每次调用都可能是新值** | nextval() |
**永远在路由求值** |
stable 类的细节最能体现分布式陷阱：to_char() 的输出依赖 lc_time GUC，用户在会话里 SET lc_time 一下，同一个表达式在不同分片就可能返回 Wednesday 和 Onsdag 两个结果——所以计划器必须把 SET 语句随查询一起推给用到它的分片。now() 则因为各分片时钟漂移、请求到达时刻不同，被直接划入「router-only」：只在路由算一次，追加到每行。
▲ 原文 Table 1（图源：PlanetScale 官方博客）：同为 stable，now() 的输出随会话时区 GUC 变化——这就是 stable 依赖必须跨分片一致的原因。
作者顺带点名了优化难点：路由和分片谁更缺资源？传输求值结果划算还是传输原始列划算？嵌套表达式要不要拆开两边各算一段？Neki 的答案是一条启发式：能下推就下推。
「每行一次」：基数才是核心
volatile 函数的铁律是每行必须独立求值一次——同一个输入表达式在两行里也允许给两个不同值（PG 手册明说优化器不得假设它「可合并」）。于是问题变成：计划器怎么知道有多少行？
答案在「表表达式（table expression）」：FROM ... JOIN ... WHERE ... GROUP BY ... 构成一个逻辑单元，SELECT 输出列表里的 volatile 表达式必须按这个单元的行基数逐行求值。举个 Neki 原文的例子——animals JOIN feedings ON id 后加 WHERE feedings.time='morning'：JOIN 出 3 行，过滤剩 1 行，所以 nextval('tag_seq') 只消耗 1 个号；把 WHERE 去掉，基数变 3，就消耗 3 个号。
▲ 原文 Query 4（图源：PlanetScale 官方博客）：JOIN+WHERE 构成一个完整的表表达式，「每行一次」以它的基数为准。
这里有个精妙的陷阱：无 WHERE 时，JOIN 会把 animals 同一行乘出两份，age、name 在两行里值相同——对 immutable 表达式可以合并只算一次，但对 nextval() 不许合并：两行就是两个号。顺序也影响正确性之外的东西：JOIN 和 WHERE 谁先做属于 join ordering 优化（先过滤后 JOIN 通常更便宜），优化器怎么排不保证结果顺序确定——只要谓词里有 volatile 表达式，「哪行拿到哪个号」就不保证，但保证正确。
分布式执行：路由只做「必须它做的」
Neki 计划器的通用模型三句话：
id 分片）时，JOIN 可以每个分片本地完成，路由只拼接各分片的子结果。到了 UPDATE 场景（原文 Query 7：UPDATE animals SET tag_id = nextval('tag_seq')），难点叠加：animals 的行数未知、行在各分片分布未知，序列又必须中心发号——发给分片的查询长什么样？
Neki 当前答案是两段式：
第一步（原文 Query 8）：Neki 先在路由建立表表达式——只需主键+分片索引列（这里 id 一列身兼二职），FOR UPDATE 锁行等号。
▲ 第二步（原文 Query 9，图源：PlanetScale 官方博客）：路由每收到一行，就现场评一次 nextval()，把全局唯一号带进参数化 UPDATE，按 id 路由到正确分片的正确行。
三道练习题的答案（原文思路）
now() 在路由算一次、追加到所有行；nextval() 在路由逐行取号。nextval() 换成 now() 怎么办？ 简单得多：stable 不依赖基数，路由算一次即可——作者留给读者的正是这个对比。
▲ 原文 Query 6（图源：PlanetScale 官方博客）：immutable 两列下推分片，now() 与 nextval() 留在路由层——第一问答案的全图。
小夏点评
to_char() 会返回两种语言。
