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分布式系統全局發號器的幾點思考

dayday_up / 3615人閱讀

摘要：為什么需要發號器在分布式系統中，經常需要對大量的數據消息請求等進行唯一標識，例如對于分布式系統，服務間相互調用需要唯一標識，調用鏈路分析，日志追蹤的時候需要使用這個唯一標識。

原文鏈接：何曉東 博客

文章起源于 康神交流群的 panda大佬和boss li關于發號器的一些交流，特此感謝讓我們學到了新知識。
為什么需要發號器

在分布式系統中，經常需要對大量的數據、消息、http 請求等進行唯一標識，例如：對于分布式系統，服務間相互調用需要唯一標識，調用鏈路分析，日志追蹤的時候需要使用這個唯一標識。此時需要一個全局唯一的 ID。

需要什么樣子的發號器

持久化

要滿足長期全局唯一，持久化是必須的，肯定不能讓已經使用的再次產生一遍，同時需要強一致性?？捎眠x擇存儲在 Redis 或者 Etcd 中。

高可用

這個時候需要提供發號器服務的機器主從同步，能夠在主服務器宕機的時候，自動選擇從服務器，切換過程中，發號器生成的 ID 可能不連續，服務正常就可以。

其他特性

主要是看具體業務了，需要認證和權限控制都是可選的，可用在請求層限制來源 IP,只允許固定的 IP 訪問。
發號器的幾種常用方案
UUID

UUID 是 Universally Unique Identifier 的縮寫，它是在一定的范圍內(從特定的名字空間到全球)唯一的機器生成的標識符，UUID 是16字節128位長的數字，通常以36字節的字符串表示，比如：3F2504E0-4F89-11D3-9A0C-0305E82C3301。

UUID經由一定的算法機器生成，為了保證 UUID 的唯一性，規范定義了包括網卡 MAC 地址、時間戳、名字空間(Namespace)、隨機或偽隨機數、時序等元素，以及從這些元素生成 UUID 的算法。UUID 的復雜特性在保證了其唯一性的同時，意味著只能由計算機生成。

優缺點： 本地生成，性能高，延遲低，位數長，不適用當作索引字段，同時是無序的，難以根據特征分析趨勢。

類snowflake算法

snowflake是twitter開源的分布式ID生成算法，其核心思想為，一個long型的ID：

41bit作為毫秒數 - 10bit作為機器編號 - 12bit作為毫秒內序列號

算法單機每秒內理論上最多可以生成1000*(2^12)，也就是400W的ID，

優缺點： 整個 ID 都是自增的，這個非常適合查看趨勢，同時生成不依賴于第三方系統，可靠性很高，可調整性也很高。缺點就是嚴重依賴機器時鐘。

基于MySQL的發號器

字段設置 auto_increment_increment 和 auto_increment_offset 來保證 ID 自增，每次業務使用下列 SQL 讀寫 MySQL 得到 ID。

begin;
REPLACE INTO Tickets64 (stub) VALUES ("a");
SELECT LAST_INSERT_ID();
commit;

為了保證高可用，需要有多臺 MySQL 機器，也需要為每臺機器設置不同的自增起始值和步長，例如：

# TicketServer1:
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 1

# TicketServer2:
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 2

優缺點： 簡單可靠，成本很小，由專業 DBA 進行維護就可以的。ID 單調遞增，有合適的業務是最好的。缺點就是強依賴于數據庫，修改起點和步長優點困難，同時也需要額外保證數據庫的穩定可用。每次請求都去額外讀寫數據庫的情況下，造成數據庫壓力很大，需要消耗很多資源。

以上就是最常用的三種全局唯一 ID 生成方案，采用較多的是類 snowflake 的方案，如果請求數列不是很高，可以調低時間的精度等，靈活性很高。生成的 ID 時間趨勢自增，甚至可以用來做索引字段，占用空間較小。后期對數據進行分析的時候也很方便。
生產環境唯一ID的使用

類 snowflake 的方案，會采用請求時生成的方式，無法提前生成。

基于 MySQL 的發號器，或者 uuid 模式的，可用提前生成一大批數據，根據業務去定生成數量，放到內存，MQ 或者 Redis List中，業務申請唯一 ID 的時候，直接從其中彈一個出來。同時加一個異步定時任務，固定時間計算一下隊列中剩余的唯一 ID 數量，數量不足時及時的再次生成一大批，加入到備選隊列。

Go snowflake的demo:

參考文章：

有贊技術團隊文章 - 發號器

CSDN文章

美團分布式ID生成

Go snowflake包

一如既往，推薦幾個 高質量課程，你學到新東西，我賺點傭金，大家都是贏家。

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