Hi！我是小小，我们又见面了，我们今天的话题是六种分布式ID生成算法。

分布式ID简介

什么是分布式ID

在数据量不大的时候，单库单表完全可以支撑现有业务，数据量再大一点搞个MySql主从同步也可以。数据量增长，到后期，需要进行分库分表，显然，这个时候需要一个全局唯一ID，而这个订单号就是分布式ID。

需要满足的条件

1. 全局唯一

2. 高可用

3. 高性能

4. 简单可用

生成方案

UUID/GUID

通用唯一识别码，是用于计算机体系中以识别信息数目的一个128位标识符，通过16个字节来表示。

UUID，可以根据标准方法生成，不依赖中央机构的注册和分配，UUID具有唯一性，这与其他方案有所不同。

GUID有时专指微软对UUID标准的实现，通常表示成32个16进制的数字组成的字符串，实质上还是一个128位长的二进制整数。在windows生态中，经常使用。UUID是由开放软件基金会标准化，作为分布式计算环境的一部分。

UUID的标准包含32个16进位数字，以连字号分为五段，形式为8-4-4-4-12的32个字元，范例550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000

在其规范的文本表示中，UUID的16个8位字节表示为32个十六进制的数字，显示在由连字符分割的-的五个组中，8-4-4-4-12总共36个字符，例如

123e4567-e89b-12d3-a456-426655440000
xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

四位数字 M表示 UUID 版本 版本为

1. "版本1" UUID 是根据时间和节点 ID（通常是MAC地址）生成;

2. "版本2" UUID是根据标识符（通常是组或用户ID）、时间和节点ID生成;

3. "版本3" 和 "版本5" 确定性UUID 通过散列 (hashing) 命名空间 (namespace) 标识符和名称生成;

4. "版本4" UUID 使用随机性或伪随机性生成。

优点

1. 容易实现，产生快

2. ID唯一

3. 无需要中心化服务器

4. 不会泄露商业机密

缺点

1. 可读性过差

2. 占用空间过多。

3. 影响数据库性能

数据库递增

可以通过关系型数据库的自增主键产生唯一的ID，现在流行的商业数据库都支持自增主键的特性，比如mysql等。

一些nosql数据库也提供类似特性，比如Redis。

优点

1. 容易产生

2. 可读性好，容易记住

3. 存储很小

缺点

1. 需要中心化的服务器，并且需要处理单节点的问题，而且有性能瓶颈的问题。

2. 如果ID暴露给公共访问，会泄露商业机密，通过减法获取每日单量

3. 需要访问一次数据库获取ID

随机数

递增的整数可以用在内部的服务器中，在外部，可以使用随机数解决这个问题。在递增的基础上产生伪随机数，例如skip32.

skip 32  https://github.com/dgryski/go-skip32

可以直接反解码，即，先使用skip32在随机数上再生成随机数，然后通过反解码，获取到原先的随机数。另外还有一个方法，为hashid

https://hashids.org/  hashid

也可以实现混淆Id的方法

优点

1. 可读性高

2. 占用存储小，4个字节即可。

3. 随机，不会泄露机密

缺点

1. 需要中心化的服务

2. 需要两步操作

随机字符串

另外一个产生随机ID方法是直接产生一个小的随机的字符串，比如短网址服务中的ID。此方法有hash(MD5) + base62

优点

1. 短。5个字节可以保存10亿个ID

2. 可读性高

3. 随机，不会泄露信息

缺点

1. ID可能不唯一，需要检查和处理

基于雪花算法（Snowflake）模式

Twitter的snowflake分布式ID的算法是目前广泛使用的分布式ID算法，尽管有很多变种，比如位数的不同，时间片大小不同、node bit数放在最后等各种变种，但是主要思想还是来自于snowflake的思想。同时访问方法也各种个样，比如提供memcached协议访问和Redis协议访问等等。

Twitter在2010年儿童节的时候在官方博客上介绍了snowflake算法snowflake算法采用64bit存储ID, 最高位备用，暂时不使用。接下来的41 bit做时间戳，最小时间单位为毫秒。再接下来的10 bit做机器ID(worker id)，然后最后12 bit在单位时间(毫秒)递增。

41 bit表示时间戳大约可以使用69年(2^41 -1), 为了尽可能的表示时间，时间戳可以从第一次部署的时候开始计算，比如2020-02-02 00:00:00, 这样69年内可以无虞。

10 bit区分机器，所以可以支持1024台机器。你也可以把10bit分成两部分，一部分做数据中心的ID,一部分做机器的ID，比如55分的化，可以支持32个数据中心，每个数据中心最多可以支持32台机器。

12 bit自增值可以表示4096的ID,也就是说每台机器每以毫秒最多产生4096个ID,这是它的最大性能。

正如前面所说，时间戳、机器ID、自增ID所占的位数可以根据你实际的情况做调整。

优点

1. 存储少，8个字节

2. 可读性高

3. 性能好，可以去中心化产生ID，也可以独立节点生成

缺点

1. 时间回拨会产生重复ID

2. ID生成有规律性，信息容易泄露

MongoDB ObjectID

MongoDB的主键类型ObjectID也是一种ID生成方案，比如5349b4ddd2781d08c09890f3,它看起来是一个包含24个字符的字符串，实际采用12个字节来存储。

它使用4个字节代表时间戳，3个字节代表机器ID,2个字节代表机器进程ID,然后3个字节代表自增值。

相对于snowflake,它采用了更多的存储(多了四个字节),可以容纳更多的信息

优点

1. 可读性高

2. 性能好，可以实现去中心化的产生ID，也可以独立节点完成生成。

缺点

1. 占用存储过多。

2. 时间回拨会产生重复ID

3. ID生成有规律，信息容易泄露

关于后期

小小打算未来几天写一篇长篇，系列，关于Redis系列的，深刻，着重讲解关于Redis集群相关系列。计划讲解如下内容

1. Redis主从同步

2. Redis Sectinel

3. Redis Codis

4. Redis Cluster 这四个部分，将会分为四天讲完。

关于作者

一个生于二线，活在一线的程序猿，我是小小，我们下期再见。下期将会介绍Redis集群相关内容。

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