分布式ID

1 方案选择

  • UUID

    UUID是通用唯一识别码(Universally Unique Identifier)的缩写,开放软件基金会(OSF)规范定义了包括网卡MAC地址、时间戳、名字空间(Namespace)、随机或伪随机数、时序等元素。利用这些元素来生成UUID。

    UUID是由128位二进制组成,一般转换成十六进制,然后用String表示。

    550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000

    UUID的优点:

    • 通过本地生成,没有经过网络I/O,性能较快
    • 无序,无法预测他的生成顺序。(当然这个也是他的缺点之一)

    UUID的缺点:

    • 128位二进制一般转换成36位的16进制,太长了只能用String存储,空间占用较多。
    • 不能生成递增有序的数字
  • 数据库主键自增

    大家对于唯一标识最容易想到的就是主键自增,这个也是我们最常用的方法。例如我们有个订单服务,那么把订单id设置为主键自增即可。

    • 单独数据库 记录主键值

    • 业务数据库分别设置不同的自增起始值和固定步长,如

      第一台 start 1  step 9  第二台 start 2  step 9  第三台 start 3  step 9 

    优点:

    • 简单方便,有序递增,方便排序和分页

    缺点:

    • 分库分表会带来问题,需要进行改造。
    • 并发性能不高,受限于数据库的性能。
    • 简单递增容易被其他人猜测利用,比如你有一个用户服务用的递增,那么其他人可以根据分析注册的用户ID来得到当天你的服务有多少人注册,从而就能猜测出你这个服务当前的一个大概状况。
    • 数据库宕机服务不可用。
  • Redis

    熟悉Redis的同学,应该知道在Redis中有两个命令Incr,IncrBy,因为Redis是单线程的所以能保证原子性。

    优点:

    • 性能比数据库好,能满足有序递增。

    缺点:

    • 由于redis是内存的KV数据库,即使有AOF和RDB,但是依然会存在数据丢失,有可能会造成ID重复。
    • 依赖于redis,redis要是不稳定,会影响ID生成。
  • 雪花算法-Snowflake

    Snowflake是Twitter提出来的一个算法,其目的是生成一个64bit的整数:

  • 1bit:一般是符号位,不做处理
  • 41bit:用来记录时间戳,这里可以记录69年,如果设置好起始时间比如今年是2018年,那么可以用到2089年,到时候怎么办?要是这个系统能用69年,我相信这个系统早都重构了好多次了。
  • 10bit:10bit用来记录机器ID,总共可以记录1024台机器,一般用前5位代表数据中心,后面5位是某个数据中心的机器ID
  • 12bit:循环位,用来对同一个毫秒之内产生不同的ID,12位可以最多记录4095个,也就是在同一个机器同一毫秒最多记录4095个,多余的需要进行等待下毫秒。

上面只是一个将64bit划分的标准,当然也不一定这么做,可以根据不同业务的具体场景来划分,比如下面给出一个业务场景:

  • 服务目前QPS10万,预计几年之内会发展到百万。
  • 当前机器三地部署,上海,北京,深圳都有。
  • 当前机器10台左右,预计未来会增加至百台。

这个时候我们根据上面的场景可以再次合理的划分62bit,QPS几年之内会发展到百万,那么每毫秒就是千级的请求,目前10台机器那么每台机器承担百级的请求,为了保证扩展,后面的循环位可以限制到1024,也就是2^10,那么循环位10位就足够了。

机器三地部署我们可以用3bit总共8来表示机房位置,当前的机器10台,为了保证扩展到百台那么可以用7bit 128来表示,时间位依然是41bit,那么还剩下64-10-3-7-41-1 = 2bit,还剩下2bit可以用来进行扩展。

时钟回拨

因为机器的原因会发生时间回拨,我们的雪花算法是强依赖我们的时间的,如果时间发生回拨,有可能会生成重复的ID,在我们上面的nextId中我们用当前时间和上一次的时间进行判断,如果当前时间小于上一次的时间那么肯定是发生了回拨,算法会直接抛出异常.

使用雪花算法
# Twitter's Snowflake algorithm implementation which is used to generate distributed IDs.
# https://github.com/twitter-archive/snowflake/blob/snowflake-2010/src/main/scala/com/twitter/service/snowflake/IdWorker.scalaimport time
import loggingclass InvalidSystemClock(Exception):"""时钟回拨异常"""pass# 64位ID的划分
WORKER_ID_BITS = 5
DATACENTER_ID_BITS = 5
SEQUENCE_BITS = 12# 最大取值计算
MAX_WORKER_ID = -1 ^ (-1 << WORKER_ID_BITS)  # 2**5-1 0b11111
MAX_DATACENTER_ID = -1 ^ (-1 << DATACENTER_ID_BITS)# 移位偏移计算
WOKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS
DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS
TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS# 序号循环掩码
SEQUENCE_MASK = -1 ^ (-1 << SEQUENCE_BITS)# Twitter元年时间戳
TWEPOCH = 1288834974657logger = logging.getLogger('flask.app')class IdWorker(object):"""用于生成IDs"""def __init__(self, datacenter_id, worker_id, sequence=0):"""初始化:param datacenter_id: 数据中心(机器区域)ID:param worker_id: 机器ID:param sequence: 其实序号"""# sanity checkif worker_id > MAX_WORKER_ID or worker_id < 0:raise ValueError('worker_id值越界')if datacenter_id > MAX_DATACENTER_ID or datacenter_id < 0:raise ValueError('datacenter_id值越界')self.worker_id = worker_idself.datacenter_id = datacenter_idself.sequence = sequenceself.last_timestamp = -1  # 上次计算的时间戳def _gen_timestamp(self):"""生成整数时间戳:return:int timestamp"""return int(time.time() * 1000)def get_id(self):"""获取新ID:return:"""timestamp = self._gen_timestamp()# 时钟回拨if timestamp < self.last_timestamp:logging.error('clock is moving backwards. Rejecting requests until {}'.format(self.last_timestamp))raise InvalidSystemClockif timestamp == self.last_timestamp:self.sequence = (self.sequence + 1) & SEQUENCE_MASKif self.sequence == 0:timestamp = self._til_next_millis(self.last_timestamp)else:self.sequence = 0self.last_timestamp = timestampnew_id = ((timestamp - TWEPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT) | (self.datacenter_id << DATACENTER_ID_SHIFT) | \(self.worker_id << WOKER_ID_SHIFT) | self.sequencereturn new_iddef _til_next_millis(self, last_timestamp):"""等到下一毫秒"""timestamp = self._gen_timestamp()while timestamp <= last_timestamp:timestamp = self._gen_timestamp()return timestampif __name__ == '__main__':worker = IdWorker(1, 2, 0)print(worker.get_id())

  

转载于:https://www.cnblogs.com/LiuXinyu12378/p/11291075.html

雪花算法【分布式ID问题】【刘新宇】相关推荐

  1. 《算法新解》作者刘新宇:我只是想打开那些黑盒子,告诉人们里面有什么。

    本文章仅用于学习和交流目的,不得用于商业转载.非商业转载请保留原作者.译者.原始链接地址:http://www.ituring.com.cn/article/274001 访谈嘉宾: 刘新宇,于199 ...

  2. mybatis-plus雪花算法生成Id使用详解

    文章目录 前言 一.mybatis-plus官网 二.雪花算法实战 1.建表 2.新建测试工程 3.单元测试 三.实现分析 四.为什么默认就是雪花算法 五.主动设置Id生成策略 六.内置的雪花算法工具 ...

  3. 线上使用雪花算法生成id重复问题

    项目中使用的是hutool工具类库提供的雪花算法生成id方式,版本使用的是5.3.1 <dependency><groupId>cn.hutool</groupId> ...

  4. 雪花算法生成id重复问题

    为何重复 我们之前精通分布式,没听过SnowFlake?中提到,雪花算法在同一机器同一毫秒级,我们能生成4096个不同序列(12bit序列号情况下),即不同Id,但是如果我们使用的是微服务架构,那不同 ...

  5. java 雪花算法生成ID

    一般情况,实现全局唯一ID,有三种方案,分别是通过中间件方式.UUID.雪花算法. 方案一,通过中间件方式,可以是把数据库或者redis缓存作为媒介,从中间件获取ID.这种呢,优点是可以体现全局的递增 ...

  6. php设置id递增,php实现雪花算法(ID递增)

    雪花算法简单描述: 最高位是符号位,始终为0,不可用. 41位的时间序列,精确到毫秒级,41位的长度可以使用69年.时间位还有一个很重要的作用是可以根据时间进行排序. 10位的机器标识,10位的长度最 ...

  7. 后序线索树怎样画图_算法新解刘新宇(二)二叉搜索树:数据结构中的“hello world”...

    二叉搜索树BST定义: 基于广义二叉树,一颗二叉树定义:或者为空 或者包含三部分:一个值,一个左分支和一个右分支.这两个分支也都是二叉树分支.一颗二叉搜索树是满足下面条件的二叉树:所有左分支的值都小于 ...

  8. 算法图解作者推荐图书(2018版)-刘新宇

    2018年读过的25本书: [法] 让-皮埃尔·卢米涅 马克·拉雪茨-雷 著 孙展 译<从无穷开始 科学的困惑与疆界>人民邮电出版社.12月读完.这本书的内容很好,但是第二章数学部分的翻译 ...

  9. 算法新解 (刘新宇 著)

    1 转载于:https://www.cnblogs.com/revoid/p/9596065.html

最新文章

  1. AngularJs在IE10,11中的一个坑。
  2. 压缩SQL数据库日志-收缩SQL数据库日志-备份SQL数据库日志-删除SQL数据库日志
  3. 当Linux提权不能反弹Shell时利用metasploit进行提权
  4. java 字段映射注解_mybatis注解开发中实体属性和表字段不对应问题
  5. DBParameter比拼接字符串慢的解决办法
  6. js让显示层居中且有遮挡层(IE,火狐,Chrome均可)
  7. nodejs fs创建文件_节点FS – NodeJS创建文件,读取文件,写入文件
  8. ABP之Javascript生成
  9. 程序猿生存指南-45 迁徙的鸟
  10. cocos creator3.x 触控方向键实现
  11. 深度学习-86:深度学习的降维攻击及流派
  12. 计算机软件过期黑屏怎么办,Adobe flashplayer过期怎么办
  13. 新能源汽车——EMC
  14. react native ScrollView实现滑动锚定,滑动到指定位置
  15. nowcoder 79F 小H和圣诞树 换根 DP + 根号分治
  16. 360修复IE时候的注册表动作记录
  17. 【来日复制粘贴】跨sheet的数据录入
  18. windows cmd命令配置ip
  19. 静态代理之AspectJ编译织入
  20. 【android】超级详细Android Studio下载安装教程(附:JDK1.8安装教程)

热门文章

  1. 【工控安全产品】工业控制系统信息安全检查工具箱
  2. 颓废,颓废,还是颓废
  3. JAVA栈(Stack)用法附实例讲解
  4. Win7下制作Mac安装U盘,Windows下制作Mac启动盘
  5. phpcms 推荐位调用
  6. tcgames玩绝地求生类手机游戏鼠标失灵和不能扔手雷问题看这里
  7. 个人报错TypeError: ‘type‘ object is not iterable
  8. 全球顶级的14位程序员
  9. C盘不够用-删除D盘空间贡献给C盘的简单方法
  10. i219v微星 驱动_Intel英特尔I217/I218/I219系列网卡驱动下载