分布式ID

  • 为什么需要分布式ID?

  • 分布式ID需要满足哪些条件:

    • 全局唯一
      必须保证ID是全局性唯一的,基本要求
    • 高性能
      高可用低延时,ID生成响应要块,否则会成为业务瓶颈
    • 高可用
    • 好接入
      要秉着拿来即用的设计原则,在系统设计和实现上要尽可能的简单
    • 趋势递增(不严格要求)
      最好趋势递增,这个要求就得看具体业务场景了,一般不严格要求

UUID

UUID 全称:Universally Unique Identifier,即通用唯一识别码

UUID 是有一组32位的16进制数字构成,总数为16^{32} = 2^{128}\approx 3.4 \ast 10^{38},也就是说若每纳秒产生1兆个UUID,要花100亿年才会将所有UUID用完。

UUID由以下几部分组成:

  • 当前的日期和时间
  • 时钟序列
  • 全局唯一的机器识别号:比如网卡mac地址

Linux 下使用命令生成UUID:

# uuidgen
  53dbaf1c-1996-4dcc-8517-f17155d7c54a

或者使用:

# cat /proc/sys/kernel/random/uuid
  • 短UUID
雪花算法

雪花算法(Snowflake)是 twitter 公司内部分布式项目采用的ID生成算法。


image.png

Snowflake 生成的是long类型的ID,一个long类型占8个字节。

Snowflake ID组成结构:

  • 正数位(占1比特)
    一般生成ID都为正数,所以默认为0。

  • 时间戳(占41比特)
    毫秒级的时间,不建议存当前时间戳,相对于某个时间的增量,比如我们的系统上线时间是 2018-08-01,那就把这个值相对于 2018-08-01 00:00:00 的偏移量。

  • 机器ID
    可以灵活配置,比如 数据中心(占5比特)+ 机器(占5比特),这样可以支持每个数据中心部署32台机器,所有数据中心共1024台实例。

    数据中心和机器实例ID,需要我们在部署阶段就能够获取到,并且一旦程序启动之后,就不可再更改了。一般数据中心的机器,会提供相应的获取数据中心ID的API,所以我们可以很轻易获取数据中心ID,而 机器实例ID 是我们逻辑上给机器分配的ID,比较简单的想法是使用能够提供自增ID功能的工具来支持,例如MySQL。但是,使用了MySQL 相当于给简单的ID生成服务增加了一个外部依赖。依赖越多,服务的可运维性越差。

  • 自增值(占12比特)
    自增值支持同一毫秒内同一个节点可以生成4096个ID,1秒内共产生409.6万条消息。基本上,这个完全够用了。

开源实现: http://github.com/bwmarrin/snowflake,是一个标准的Go实现

import (
    "fmt"
    "github.com/bwmarrin/snowflake"
)

func main() {
    n, err := snowflake.NewNode(1)
    if err != nil {

    }

    for i := 0; i < 3; i++ {
        id := n.Generate()
        fmt.Println(
            "node: ", id.Node(),
            "step: ", id.step(),
            "time: ", id.Time(),
            "\n",
        )
    }
}

这个库也留下了好的定制的字段:

// 起始时间
Epoch int64 = 1288834974657
// 机器编号的位长
NodeBits uint8 = 10
// 自增序列的位长
StepBits uint8 = 12

参考资料:
1、https://zhuanlan.zhihu.com/p/107939861
2、https://zhuanlan.zhihu.com/p/62494795

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