分布式唯一ID生成方案

小咪咪 2023-06-13 11:07 4阅读 0赞

在应用程序中，经常需要全局唯一的`ID`作为数据库主键。如何生成全局唯一ID？

首先，需要确定全局唯一`ID`是整型还是字符串？如果是字符串，那么现有的`UUID`就完全满足需求，不需要额外的工作。缺点是字符串作为`ID`占用空间大，索引效率比整型低。

如果采用整型作为`ID`，那么首先排除掉`32`位int类型，因为范围太小，必须使用`64`位`long`型。

采用整型作为`ID`时，如何生成自增、全局唯一且不重复的`ID`？

# 方案一：数据库自增 #

利用数据库的自增`ID`，从`1`开始，基本可以做到连续递增。`Oracle`可以用`SEQUENCE`，`MySQL`可以用主键的`AUTO_INCREMENT`，虽然不能保证全局唯一，但每个表唯一，也基本满足需求。

数据库自增`ID`的缺点是数据在插入前，无法获得`ID`。数据在插入后，获取的`ID`虽然是唯一的，但一定要等到事务提交后，`ID`才算是有效的。有些双向引用的数据，不得不插入后再做一次更新，比较麻烦。

# 方案二：基于redis生成全局id策略 #

采用一个集中式`ID`生成器，它可以是`Redis`，也可以是`ZooKeeper`，也可以利用数据库的表记录最后分配的`ID`。

这种方式最大的缺点是复杂性太高，需要严重依赖第三方服务，而且代码配置繁琐。一般来说，越是复杂的方案，越不可靠，并且测试越痛苦。

# 方案二：UUID #

`UUID`:性能高，本地生成，没有网络消耗。

缺点： 入库性能差。无法预测它的生成顺序，不能生成递增有序的数字，`MySQL`推荐主键越短越好，`UUID`36字符明显不符合要求。

最重要的是，`MySQL`的主键也是索引，`MySQL`的索引是通过`btree`,每一次新的无序`UUID`数据的插入，为了维持顺序，会对`bree`进行大量的修改，大大降低了数据库插入的性能。

# 方案四：Snowflake #

类似`Twitter`的`Snowflake`算法，它给每台机器分配一个唯一标识，然后通过时间戳+标识+自增实现全局唯一`ID`。这种方式好处在于`ID`生成算法完全是一个无状态机，无网络调用，高效可靠。缺点是如果唯一标识有重复，会造成ID冲突。

`Snowflake`算法采用`41bit`毫秒时间戳，加上`10bit`机器`ID`，加上`12bit`序列号，理论上最多支持`1024`台机器每秒生成4096000个序列号，对于`Twitter`的规模来说够用了。

但是对于绝大部分普通应用程序来说，根本不需要每秒超过400万的`ID`，机器数量也达不到`1024`台，所以，我们可以改进一下，使用更短的`ID`生成方式。

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