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分布式ID生成方案小結(jié)

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摘要：幾乎所有的系統(tǒng)都存在生成唯一的需求，如用戶賬單等，由于系統(tǒng)通常是分布式架構(gòu)，因而需要有合適的分布式生成方案。優(yōu)勢和數(shù)據(jù)庫自增方案類似缺點同樣仍然有性能上限，依賴數(shù)據(jù)庫的可用性。使用時，可以使用具體的場景選擇合適的方案。

幾乎所有的系統(tǒng)都存在生成唯一ID的需求，如用戶ID、賬單ID等，由于系統(tǒng)通常是分布式架構(gòu)，因而需要有合適的分布式ID生成方案。

常見的分布式唯一ID方法有（歡迎補充）：

時間戳
數(shù)據(jù)庫自增ID
UUID
放號系統(tǒng)
類snowflake

一、時間戳
原理： 使用直接使用時間戳毫秒值或微秒值作為ID

缺點： 每個時間單位只能生成一個ID， 在分布式架構(gòu)中不好保證唯一性。

適用場景： 一般很少適用這種方案

二、數(shù)據(jù)庫自增ID
原理： 基于MySQL等數(shù)據(jù)庫的auto_inscrement功能

優(yōu)勢： 實現(xiàn)簡單（數(shù)據(jù)庫自帶功能），生成的ID單調(diào)遞增，保證全局唯一；ID長度靈活

缺點： 存儲性能上限（MySQL性能）， 對數(shù)據(jù)庫重度依賴，一旦數(shù)據(jù)庫宕機則無法生產(chǎn)繼續(xù)生成ID。

三、UUID
原理： 多個版本，大致原理是 時間戳+機器ID+CPU時鐘+隨機數(shù)。 通過CPU時鐘保證本地唯一，通過機器ID+CPU時鐘保證全局唯一

優(yōu)勢： 全局唯一，本地生成，沒有性能上限

缺點： 生成ID過長（32位16進制字符），不是單調(diào)遞增

四、放號系統(tǒng)
原理： 通常是基于數(shù)據(jù)庫自增ID的方案改造，只是每次批量獲取一個號段，提升了性能。

優(yōu)勢： 和”數(shù)據(jù)庫自增ID“方案類似

缺點： 同樣仍然有性能上限，依賴數(shù)據(jù)庫的可用性。數(shù)據(jù)庫主備切換時可能發(fā)生ID沖突。存儲耗時尖刺（更新DB時延時高）。因為號段通常是定長，拓展性差，對流量波動大的場景不太適用。

參考： https://tech.meituan.com/2019/03/07/open-source-project-leaf.html

升級
放號系統(tǒng)可以升級多個變種，比如采用多個數(shù)據(jù)庫（通過數(shù)據(jù)庫實例ID+數(shù)據(jù)庫自增ID）， 在ID消耗完之前（比如消耗了50%）就預(yù)申請?zhí)柖蔚确桨浮?/p>

五、類snowflake算法方案
原理： 時間戳+機器ID+序列號

優(yōu)勢： uint64型，全局唯一，單調(diào)遞增，本地生成性能高，每秒能生成的ID較多。

缺點： 需要解決三大問題（增加了復(fù)雜度）

三大問題
時間回撥
時間回撥問題的幾種解決方案：

  1. 直接拋異常（體驗不太好）
  2. 采用歷史時間（需要維護歷史時間，重啟時異常？）
  3. 多時間線（如果多次回撥仍然不能繼續(xù)放號）

機器ID的分配和回收
機器ID的分配：

  1. 手動配置
  2. 取IP地址的hash值（比較適用于IP地址hash值不沖突的場景）
  3. 引入其他系統(tǒng)維護機器ID

機器ID的上限
snowflake算法使用10bit存儲機器，所以機器ID的上線是2^10=1024； 不過這一般也能滿足業(yè)務(wù)需要了（只要做好分配和回收）

六、小結(jié)
實際業(yè)務(wù)中，<放號系統(tǒng)>和<類snowflake>兩種方案適用的場景較廣。 使用時，可以使用具體的場景選擇合適的方案。同時，可以結(jié)合需要進行優(yōu)化。

比如：用戶ID可以使用<放號系統(tǒng)>生成，訂單號等可以使用類snowflake方案來生成。

使用類snowflake方案時，使用哪種方式分配機器ID也可以根據(jù)具體的場景選擇。 比如機器較少，各個進程配置方便手動配置時，可以采用手動配置的方式； 如果實在集群中，Pods節(jié)點的最后8bit肯定不同，Pods自動擴縮容的場景，可以采用IP地址Hash值的方式來生成機器ID。

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