分布式集群下如何做到唯一序列号?

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分布式集群下的唯一ID是我们在设计一个系统的时候常常会遇见的问题,也常常为这个问题而纠结。生成ID的方法有很多,适应不同的场景、需求以及性能要求。

常见的ID生成策略方案大致如下:

1. 数据库自增长序列或字段
最常见的方式。利用数据库,全数据库唯一。

优点:
1)简单,代码方便,性能可以接受。
2)数字ID天然排序,对分页或者需要排序的结果很有帮助。

缺点:
1)在单个数据库或读写分离或一主多从的情况下,只有一个主库可以生成。有单点故障的风险。
2)在性能达不到要求的情况下,比较难于扩展。

2. Redis生成ID
当使用数据库来生成ID性能不够要求的时候,我们可以尝试使用Redis来生成ID。这主要依赖于Redis是单线程的,所以也可以用生成全局唯一的ID。可以用Redis的原子操作 INCR和INCRBY来实现。

优点:
1)不依赖于数据库,灵活方便,且性能优于数据库。
2)数字ID天然排序,对分页或者需要排序的结果很有帮助。

缺点:
1)如果系统中没有Redis,还需要引入新的组件,增加系统复杂度。

3. UUID
常见的方式。可以利用数据库也可以利用程序生成,一般来说全球唯一。

优点:
1)简单,代码方便。
2)生成ID性能非常好,基本不会有性能问题。
3)全球唯一,在遇见数据迁移,系统数据合并,或者数据库变更等情况下,可以从容应对。

缺点:
1)没有排序,无法保证趋势递增。
2)UUID往往是使用字符串存储,查询的效率比较低。
3)存储空间比较大,如果是海量数据库,就需要考虑存储量的问题。
4)传输数据量大。
5)不可读。

4. UUID的变种
1)为了解决UUID不可读,可以使用UUID to Int64的方法。
2)为了解决UUID无序的问题,NHibernate在其主键生成方式中提供了Comb算法。保留GUID的10个字节,用另6个字节表示GUID生成的时间(DateTime)。


5. Twitter的snowflake算法
snowflake是Twitter开源的分布式ID生成算法,结果是一个long型的ID。
其核心思想是:
使用41bit作为毫秒数,10bit作为机器的ID(5个bit是数据中心,5个bit的机器ID),12bit作为毫秒内的流水号(意味着每个节点在每毫秒可以产生 4096 个 ID),最后还有一个符号位,永远是0。

6. 利用zookeeper生成唯一ID
zookeeper主要通过其znode数据版本来生成序列号,可以生成32位和64位的数据版本号,客户端可以使用这个版本号来作为唯一的序列号。
很少会使用zookeeper来生成唯一ID。主要是由于需要依赖zookeeper,并且是多步调用API,如果在竞争较大的情况下,需要考虑使用分布式锁。
因此,性能在高并发的分布式环境下,不推荐使用。

7. MongoDB的ObjectId
MongoDB的ObjectId和snowflake算法类似。它设计成轻量型的,不同的机器都能用全局唯一的同种方法方便地生成它。MongoDB 从一开始就设计用来作为分布式数据库,处理多个节点是一个核心要求。使其在分片环境中要容易生成得多。

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  • 提出于 2020-01-15 14:37:11

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