分布式ID实现方案

ID：数据的唯一标识。

并发流量大采用Mysql分库分表（Sharding-JDBC）

分布式ID满足要求：

1. 全局唯一
2. 生成Id速度快，对本地资源消耗少
3. 生成Id服务需高可用（不能出错）
4. id有序递增（提升DataBase写入速度）
5. 有具体业务含义（通过id定位问题更加透明）
6. 分布式Id场景多，需要独立部署发号器服务

解决方案

一、数据库

在主键自增（auto_inc）的场景下

使用replace into代替 insert into

步骤：

1. 尝试将数据插入表中
2. 判断主键/唯一索引是否重复出现，如果出现重复，则删除该重复行，再尝试判将数据插入表中

优点：简单、id、有序递增、存储空间消耗少

缺点：并发不高，Id没有具体业务含义，存在安全问题（通过订单id的递增规律，可以推断出每天的订单数，商业机密不可随意泄露），每次获取数据，都要向数据库发送请求（数据库压力上升，获取速度变慢）

数据库号字段

存在内存中

问题：单点问题

开源项目：Tinyid

NoSQL

redis Cluster / Codis（redis集群方案）

RDB 和 AOF

缺点：与自增类似

MongoDB

ObjectId --> 分布式id解决方案

缺点：重复id问题、安全（id有规律）

二、算法

UUID算法（通用唯一标识符）

// 生成ID
UUID.randomUUID();

注：5种不同version的值对应的含义不一致。

优点：生成快、简单、UUID可保证唯一性，因为其生成规则包含MAC地址、时间戳、名字空间（NameSpace）、随机/伪随机数、时序等元素。

缺点：存储消耗空间大（32个字符，128位），不安全（基于MAC地址生成的UUID，会导致MAC地址泄露），无具体业务含义，重复ID（机器时间错误的情况下）

雪花算法（Snowflake）

Snowflake 是 Twitter 开源的分布式 ID 生成算法。Snowflake 由 64 bit 的二进制数字组成，这 64bit 的二进制被分成了几部分，每一部分存储的数据都有特定的含义：

生成id组成如下：

优点：速度快、Id有序

缺点：

1. id重复问题（依赖时间、存在时间回拨问题）
2. 依赖机器id问题

Seata

改良版雪花算法，改进原版雪花算法的时间回拨问题，大幅提高QPS

内置分布式UUID生成器，用于辅助生成全局事务ID和分支事务ID

Seata官网介绍

Uid Generator（百度）

UidGenerator 是百度开源的基于Snowflake（雪花算法）的进行改进的唯一ID生成器。

生成id组成如下：

Uid Generator官方介绍

Leaf（美团）

Leaf 提供了 号段模式 和 Snowflake(雪花算法) 这两种模式来生成分布式 ID。并且支持双号段，还解决了雪花 ID 系统时钟回拨问题。不过，时钟问题的解决需要弱依赖于 Zookeeper（使用 Zookeeper 作为注册中心，通过在特定路径下读取和创建子节点来管理 workId） 。

Leaf 对原有的号段模式进行改进，比如这里增加了双号段避免获取 DB 在获取号段的时候阻塞请求获取 ID 的线程。简单来说，就是一个号段还没用完之前，系统就主动提前去获取下一个号段（图片来自于美团官方文章：《Leaf——美团点评分布式 ID 生成系统》）。

根据项目 README 介绍，在 4C8G VM 基础上，通过公司 RPC 方式调用，QPS 压测结果近 5w/s，TP999 1ms。

Leaf官方介绍

Tinyid（滴滴）

Tinyid 是滴滴开源的一款基于数据库号段模式的唯一 ID 生成器。

数据库号段模式的原理我们在上面已经介绍过了。Tinyid 有哪些亮点呢？

基于数据库号段模式的简单架构方案：

通过 HTTP 请求向发号器服务申请唯一 ID。负载均衡 router 会把我们的请求送往其中的一台 tinyid-server。

上述架构主要存在问题：

• 获取新号段的情况下，程序获取唯一 ID 的速度比较慢。
• 需要保证 DB 高可用，这个是比较麻烦且耗费资源的。

• HTTP 调用存在网络开销。

Tinyid 的原理比较简单，其架构如下图所示

相比于基于数据库号段模式的简单架构方案，Tinyid 的优化方案：

• 双号段缓存：为了避免在获取新号段的情况下，程序获取唯一 ID 的速度比较慢。 Tinyid 中的号段在用到一定程度的时候，就会去异步加载下一个号段，保证内存中始终有可用号段。
• 增加多 db 支持：支持多个 DB，并且，每个 DB 都能生成唯一 ID，提高了可用性。
• 增加 tinyid-client：纯本地操作，无 HTTP 请求消耗，性能和可用性都有很大提升。

Tinyid官方介绍

总结：

本文主要介绍的是分布式 ID 的理论知识。在实际的面试中，面试官可能会结合具体的业务场景来考察面试者对分布式 ID 的设计。