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Linux - 应用层HTTPS、传输层TCP/IP模型中典型协议解析

舍予兄 03-22 15:30 阅读 2
分布式

分布式ID的特性

  • 唯一性:确保生成的ID是全网唯一的。
  • 有序递增性:确保生成的ID是对于某个用户或者业务是按一定的数字有序递增的。
  • 高可用性:确保任何时候都能正确的生成ID。
  • 带时间:ID里面包含时间,一眼扫过去就知道哪天的交易。

分布式ID生成方案

  • UUID
  • 数据库自增ID
  • 批量生成ID
  • Redis生成ID
  • Twitter 的 snowflake 算法
  • 百度UidGenerator
  • 美团Leaf

1: UUID
算法的核心思想是结合机器的网卡、当地时间、一个随记数来生成UUID。
优点:本地生成,生成简单,性能好,没有高可用风险
缺点:长度过长,存储冗余,且无序不可读,查询效率低

2: 数据库自增ID
使用数据库的id自增策略,如 MySQL 的 auto_increment。并且可以使用两台数据库分别设置不同
步长,生成不重复ID的策略来实现高可用。
优点:数据库生成的ID绝对有序,高可用实现方式简单
缺点:需要独立部署数据库实例,成本高,有性能瓶颈

3.:批量生成ID
一次按需批量生成多个ID,每次生成都需要访问数据库,将数据库修改为最大的ID值,并在内存中
记录当前值及最大值。
优点:避免了每次生成ID都要访问数据库并带来压力,提高性能
缺点:属于本地生成策略,存在单点故障,服务重启造成ID不连续

4: Redis生成ID
Redis的所有命令操作都是单线程的,本身提供像 incr 和 increby 这样的自增原子命令,所以能保
证生成的 ID 肯定是唯一有序的。
优点:不依赖于数据库,灵活方便,且性能优于数据库;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:如果系统中没有Redis,还需要引入新的组件,增加系统复杂度;需要编码和配置的工作
量比较大。
考虑到单节点的性能瓶颈,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。

5.:Twitter的snowflake算法(重点)
Twitter 利用 zookeeper 实现了一个全局ID生成的服务 Snowflake

在这里插入图片描述
如上图的所示,Twitter 的 Snowflake 算法由下面几部分组成:

  • 位符号位:
    由于 long 类型在 java 中带符号的,最高位为符号位,正数为 0,负数为 1,且实际系统中所使用的ID一般都是正数,所以最高位为 0。

  • 41位时间戳(毫秒级):
    需要注意的是此处的 41 位时间戳并非存储当前时间的时间戳,而是存储时间戳的差值(当前时间戳 - 起始时间戳),这里的起始时间戳一般是ID生成器开始使用的时间戳,由程序来指定,所以41位毫秒时间戳最多可以使用 (1 << 41) / (1000x60x60x24x365) = 69年 。

  • 10位数据机器位:
    包括5位数据标识位和5位机器标识位,这10位决定了分布式系统中最多可以部署 1 << 10 = 1024s个节点。超过这个数量,生成的ID就有可能会冲突。

  • 12位毫秒内的序列:
    这 12 位计数支持每个节点每毫秒(同一台机器,同一时刻)最多生成 1 << 12 = 4096个ID加起来刚好64位,为一个Long型。
    优点:高性能,低延迟,按时间有序,一般不会造成ID碰撞
    缺点: 需要独立的开发和部署,依赖于机器的时钟

6:百度UidGenerator
UidGenerator是百度开源的分布式ID生成器,基于于snowflake算法的实现。

7:美团Leaf
Leaf 是美团开源的分布式ID生成器,能保证全局唯一性、趋势递增、单调递增、信息安全,里面也
提到了几种分布式方案的对比,但也需要依赖关系数据库、Zookeeper等中间件。

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