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6 种常见分布式唯一ID生成策略及它们的优缺点对比
阅读量:797 次
发布时间:2023-03-22

本文共 1275 字,大约阅读时间需要 4 分钟。

全局唯一的ID生成方法比较

在实际开发中,生成全局唯一的ID是一个非常常见的需求。这个ID可以用于数据库记录标识、用户唯一标识、订单跟踪等多个场景。传统的方法通常是依赖数据库的自增字段,但随着系统规模的扩大,这种方法逐渐暴露出一系列问题,如可用性差、扩展性有限等。因此,人们开始探索其他更高效的ID生成方案。

数据库自增ID 数据库自增ID是最简单直接的方法,通过在表中定义一个主键字段,并设置auto_increment属性,数据库自己就能保证唯一性。这种方法的优点是简单,能够保证ID的唯一性和趋势性,且ID之间的步长可以自定义。然而,这种方法也存在明显的缺陷:

  • 可用性难以保证:传统的数据库架构通常采用一主多从+读写分离模式,主库成为性能瓶颈
  • 扩展性差:由于写操作集中在主库,数据库性能决定了ID生成的性能上限,难以进行水平扩展
  • 分布式系统中的ID生成 为了解决上述问题,分布式系统中的ID生成方法逐渐兴起。这种方法利用分布式系统的优势,通过多个节点协作生成全局唯一的ID。常见的方案包括:

  • Redis生成ID:Redis的INCR和INCRBY命令可以高效生成唯一的数字ID,生成的ID天然有序,适合分页和排序操作。这种方法的优点是性能优于数据库,但需要引入Redis组件,增加了系统复杂度。

  • Snowflake算法:Twitter开源的Snowflake算法是一种分布式ID生成方案,核心思想是将ID分解为时间、机器ID和序列号三个部分。这种方法具有很高的生成性能,理论上每秒可以生成百万级的ID,并且支持水平扩展。

  • UUID生成 UUID(Universally Unique Identifier,通用唯一标识符)是一种广泛使用的本地生成ID的方法,Java中可以通过UUID.randomUUID()简单实现。这种方法的优点是无需远程调用,时延低,且扩展性好。但其缺点在于无法保证ID的趋势性,且作为字符串存储在数据库中会导致索引查询效率低下。

    毫秒数算法 为了解决UUID无法保证趋势性的问题,许多系统采用基于时间的算法生成ID。这种方法通常是基于当前时间戳加上内部序列号生成的。实现方式简单,本地生成ID时延低。但这种方法在高并发场景下容易出现ID重复问题。

    Snowflake算法的优化 为了解决上述问题,Snowflake算法被进一步优化。通过引入多个数据中心和机器ID,确保每个节点生成的ID具有唯一性。这种方法能够在保证ID唯一性的同时,充分利用分布式系统的优势。

    系统架构优化 为了提升性能和可用性,系统架构也进行了多方面的优化:

  • 冗余主库:通过设置冗余主库,避免了数据库单点故障
  • 数据水平切分:将数据分配到多个主库,确保ID唯一性
  • 服务高可用:通过备用服务(影子服务)实现服务的高可用性
  • 综合来看,选择合适的ID生成方法需要根据实际的业务需求和系统架构进行权衡。传统的数据库自增方法简单易行,但在高并发和分布式场景下表现不足。分布式系统和本地算法则提供了更高效的解决方案,但需要在系统设计和实现中进行充分的考虑和优化。

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