在復(fù)雜分布式系統(tǒng)中，如金融、支付、訂單等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)日漸增長(zhǎng)而必須要采用對(duì)數(shù)據(jù)分庫分表操作，此時(shí)就需要有一個(gè)唯一ID來標(biāo)識(shí)一條數(shù)據(jù)或消息。下面介紹幾種常見的分布式id生成方案。

1、UUID

代碼實(shí)現(xiàn)如下所示：

UUID uuid = UUID.randomUUID();

2、數(shù)據(jù)自增主鍵

    當(dāng)需要唯一的id的時(shí)候，向數(shù)據(jù)庫中添加一條數(shù)據(jù)并返回主鍵id，可以保證在當(dāng)前的系統(tǒng)的中id的唯一性。

數(shù)據(jù)自增主鍵方案適用于小規(guī)模的、無高并發(fā)場(chǎng)景業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

3、數(shù)據(jù)庫集群模式

    基于數(shù)據(jù)自增id主鍵方案存在單點(diǎn)問題，那么對(duì)其做高可用的優(yōu)化，即就是使用數(shù)據(jù)庫的集群模式來生成唯一id。

    通過增加多臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)并且給每個(gè)數(shù)據(jù)庫都設(shè)置起始值，然后通過設(shè)置步長(zhǎng)來讓數(shù)據(jù)生成的ID趨勢(shì)遞增且不重復(fù)。

此方案適用于數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)庫不需要擴(kuò)容的場(chǎng)景。

4、數(shù)據(jù)庫號(hào)段模式

    此方案實(shí)質(zhì)就是批量從數(shù)據(jù)庫獲取自增的id，即就是每次從數(shù)據(jù)庫取出一個(gè)號(hào)段范圍，如（1-3000]表示從數(shù)據(jù)庫中生成3000個(gè)自增id。數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)如下：

業(yè)務(wù)申請(qǐng)?zhí)柖蔚牧鞒倘缦拢?/p>

    當(dāng)一批號(hào)段用完之后，再次向數(shù)據(jù)庫申請(qǐng)新的號(hào)段，此方案的的優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示：

5、Redis實(shí)現(xiàn)分布式id

    Redis提供的incr自增命令是單線程的操作，可以保證生成的id的唯一并有序的，我們聯(lián)合如時(shí)間戳值、機(jī)器標(biāo)識(shí)組成一個(gè)具有特殊含義的唯一id，如下圖所示：

Redis生成唯一id的優(yōu)缺點(diǎn)如下所示：

6、Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式id

    Zookeeper客戶端創(chuàng)建順序節(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)根據(jù)創(chuàng)建的時(shí)間順序，在節(jié)點(diǎn)名稱后添加 10 位的順序編號(hào)，利用Zookeeper的這個(gè)特性實(shí)現(xiàn)id的唯一性。

    由于依賴Zookeeper并且存在多步的異步調(diào)用，如果競(jìng)爭(zhēng)較大的的情況下還需要考慮使用分布式鎖，因?yàn)楹苌贂?huì)使用Zookeeper來生成唯一id。

7、雪花算法

    雪花算法是使用一個(gè)64bit的long類型數(shù)字作為全局唯一id，下圖是展示了雪花算法生成唯一id時(shí)候各個(gè)bit位的作用：

    假設(shè)當(dāng)前時(shí)間是2024-06-10 10:00:00，生成id的機(jī)器編號(hào)是7，序列號(hào)為1，據(jù)此雪花算法生成的id如下所示：

轉(zhuǎn)為十進(jìn)制如下：

    雖然這樣就可以生成一個(gè)唯一的id，但是雪花算法有如下的問題：

（1）雪花算法嚴(yán)重的依賴時(shí)鐘，如果出現(xiàn)時(shí)鐘回?fù)芫蜁?huì)導(dǎo)致重復(fù)生成id；解決時(shí)鐘回?fù)艿囊环N方式就是將代表機(jī)器碼的十位拆出三位出來表示時(shí)鐘序列，如下圖：

    當(dāng)發(fā)生時(shí)鐘回?fù)艿臅r(shí)候，此時(shí)時(shí)間已經(jīng)發(fā)生了變化，那么這時(shí)將時(shí)鐘序列新增1位，重新定義整個(gè)雪花Id；為了避免實(shí)例重啟引起時(shí)間序列丟失，時(shí)鐘序列最好通過數(shù)據(jù)庫或者緩存等方式存儲(chǔ)起來。

（2）41bit最大的時(shí)間跨度是69年，后面會(huì)發(fā)生41比特位不夠使用；解決方案是生成時(shí)間戳之后減去系統(tǒng)上線時(shí)候的時(shí)間。

8、百度uid-generator

    uid-generator是基于雪花算法實(shí)現(xiàn)的，uid-generator不同點(diǎn)在于它支持自定義時(shí)間戳、機(jī)器id和序列號(hào)等個(gè)部分的信息，其組成部分如下所示：

uid-generator的項(xiàng)目地址：

https://gitcode.com/baidu/uid-generator/overview?utm_source=artical_gitcode

    uid-generator具有高性能、去中心化、強(qiáng)一致性和易用性等特點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用與生成數(shù)據(jù)庫主鍵、訂單編號(hào)和消息追蹤等場(chǎng)合下。

9、美團(tuán)的Leaf

    美團(tuán)的Leaf同時(shí)兼具了數(shù)據(jù)庫號(hào)段模式和雪花算法，它可以試下可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活切換。

Leaf項(xiàng)目Github地址：

https://github.com/Meituan-Dianping/Leaf

美團(tuán)的Leaf詳細(xì)兩種模式介紹文檔：

https://tech.meituan.com/2019/03/07/open-source-project-leaf.html

我們根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)特性來選擇合適的ID生成方式。

10、滴滴的Tinyid

    Tinyid是在美團(tuán)的ID生成算法Leaf的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來，是基于數(shù)據(jù)庫的號(hào)段模式實(shí)現(xiàn)的，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫多主節(jié)點(diǎn)模式。如下圖如下所示：

項(xiàng)目的地址：

https://github.com/didi/tinyid

    Tinyid提供了REST API和Java客戶端兩種獲取方式，相對(duì)來說使用更方便，目前在滴滴客服部門使用，且通過tinyid-client方式接入，每天生成的是億級(jí)別的id。性能上還是很高的。

總結(jié)：

（1）分布式id生成方式有很多種方案，我們需要依據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來選擇合適的方案。