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  • 分布式系统唯一ID生成方案汇总 转

    系统唯一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。所以有些比较复杂的系统会有多个ID生成的策略。下面就介绍一些常见的ID生成策略。

    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)不同数据库语法和实现不同,数据库迁移的时候或多数据库版本支持的时候需要处理。

    2)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。

    3)在性能达不到要求的情况下,比较难于扩展。

    4)如果遇见多个系统需要合并或者涉及到数据迁移会相当痛苦。

    5)分表分库的时候会有麻烦。

    优化方案:

    1)针对主库单点,如果有多个Master库,则每个Master库设置的起始数字不一样,步长一样,可以是Master的个数。比如:Master1 生成的是 1,4,7,10,Master2生成的是2,5,8,11 Master3生成的是 3,6,9,12。这样就可以有效生成集群中的唯一ID,也可以大大降低ID生成数据库操作的负载。

    2. 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。

    3. UUID的变种

    1)为了解决UUID不可读,可以使用UUID to Int64的方法。及

    1
      

    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(combined guid/timestamp)。保留GUID的10个字节,用另6个字节表示GUID生成的时间(DateTime)。

     

    用上面的算法测试一下,得到如下的结果:作为比较,前面3个是使用COMB算法得出的结果,最后12个字符串是时间序(统一毫秒生成的3个UUID),过段时间如果再次生成,则12个字符串会比图示的要大。后面3个是直接生成的GUID。

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    如果想把时间序放在前面,可以生成后改变12个字符串的位置,也可以修改算法类的最后两个Array.Copy。

    4. 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。

    可以使用Redis集群来获取更高的吞吐量。假如一个集群中有5台Redis。可以初始化每台Redis的值分别是1,2,3,4,5,然后步长都是5。各个Redis生成的ID为:

    A:1,6,11,16,21

    B:2,7,12,17,22

    C:3,8,13,18,23

    D:4,9,14,19,24

    E:5,10,15,20,25

    这个,随便负载到哪个机确定好,未来很难做修改。但是3-5台服务器基本能够满足器上,都可以获得不同的ID。但是步长和初始值一定需要事先需要了。使用Redis集群也可以方式单点故障的问题。

    另外,比较适合使用Redis来生成每天从0开始的流水号。比如订单号=日期+当日自增长号。可以每天在Redis中生成一个Key,使用INCR进行累加。

    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。

    2)需要编码和配置的工作量比较大。

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