生成分布式全局唯一ID常见的几种方案

Posted 2021-03-28 路人甲Java

分布式系统中全局唯一id是我们经常用到的，生成全局id方法由很多，我们选择的时候也比较纠结。每种方式都有各自的使用场景，如果我们熟悉各种方式及优缺点，结合自身的业务，使用的时候才能更好的选择。

本文主要讨论

1、常见的生成全局唯一id有哪些？
2、他们各有什么优缺点？

下面我们就一起来看一下常见的生成全局唯一id的方法

1. 使用数据库自动增长序列实现

使用数据库的自动增长来实现，算是常见最简单的解决方案，数据库内部可以确保生成id的唯一性。

优点：
1）实现简单
2）id是有序的，对于有排序需求的比较有利

缺点：
1）依赖于数据库数据插入，性能比较低
2）对数据库有依赖，每种数据库可能实现不一样，数据库切换时候，涉及到代码的修改，不利于扩展

2. 使用UUID实现

也是比较常见的解决方案，uuid全球唯一。

优点：
1）代码简单
2）性能比较好
3）对其他无依赖，方便扩展

缺点：
1）uuid是一段很长的字符，没有排序的，无法保证按顺序递增
2）uuid比较长，存储在数据库中占用的空间也比较大，不利于检索和排序
3）生成的数据比较长，数据量大的情况下，对传输效率也会有影响

3. 使用redis实现

我们可以使用redis的原子操作 INCR和INCRBY来实现，redis性能也比较高，若单机存在性能瓶颈，无法满足业务需求，可以采用集群的方式来实现。

多个集群之间增加步长来避免生成id重复的问题，如有5台redis：
第1台生成：1、6、11、16
第2台生成：2、7、12、17
第3台生成：3、8、13、18
第4台生成：4、9、14、19
第5台生成：5、10、15、20

redis重启的时候，数据可能会丢失，可以在生成的id前面加上一个时间戳来做到唯一性。

优点：
1）性能比较高
2）生成的数据是有序的，对排序业务有利

缺点：
1）依赖于redis，需要系统引进redis组件，增加了系统的复杂性

4. 使用Twitter的snowflake算法实现

这个是twitter的一个全局唯一id生成器，结果是一个long型的ID。其核心思想是：使用41bit作为毫秒数，10bit作为机器的ID（5个bit是数据中心，5个bit的机器ID），12bit作为毫秒内的流水号（意味着每个节点在每毫秒可以产生 4096 个 ID），最后还有一个符号位，永远是0。具体实现的代码可以参看https://github.com/twitter/snowflake

5. 使用数据库+本地缓存实现高效ID生成器

数据库中存储一个数字类型的字段cur_value，初始化为0，我们每次可以申请n个数字，然后将数据缓存在本地，使用时直接从缓存中获取。

过程：
1）创建表

CREATE TABLE `yjd_id_generator` (
 `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '编号',
 `code` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '编码',
 `cur_value` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '当前值',
 `description` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '说明',
 PRIMARY KEY (`id`),
 UNIQUE KEY `idx_uq_code` (`code`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=24 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='id生成器，cur_value每次递增一定的范围'

cur_value记录当前已申请到的最大值。

2) 通过code查询表yjd_id_generator中的记录，将cur_value更新为cur_value+n，更新成功，表示(cur_value,n]范围内的数字我们申请成功，可以使用。存在一个并发问题，需要避免多个线程同时更新的问题，我们可以通过使用cur_value作为条件进行更新，即采用乐观锁的方式进行更新，如果更新成功，表示申请成功，假如查询的cur_value值为100，那么在cur_value上递增100，此时cur_value = 200，执行如下更新操作:

update yjd_id_generator set cur_value = 200 where code = '业务编码’ and cur_value = 100;

若上面的sql执行成功，表示更新成功，上面通过乐观锁保证了并发情况下只有一个请求会执行成功。如果更新失败，表示cur_value被其他线程更新了，需要重复获取记录继续执行更新操作，类似于java中的cas操作。

4) 把生成好的id放在本地内存缓存队列中给系统使用，效率也是非常高的。

5) 原码可以点击底部"阅读原文"

优点：
1）性能比较高
2）生成的数据是有序的，对排序业务有利

缺点：
1）依赖于数据库

总结

本文介绍了5中方式供大家选择，大家如果有其他方式可以分享交流。

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