分布式架构会涉及分布式全局唯一ID的生成。今天详细讲解一下分布式全局唯一ID以及分布式全局唯一ID的实现方案@mikechen什么是分布式系统的唯一ID在复杂的分布式系统中，往往需要对大量的数据进行唯一标识，并且消息。比如在金融、电商、支付等产品系统中，数据都在与日俱增。数据分库分表后，需要一个唯一的ID来标识一条数据或一条消息。显然，数据库的自增ID不能满足需求。这时候一个能够生成全球唯一ID的系统就必不可少了。分布式系统唯一ID的特点全局唯一：不能出现重复的ID号。既然是唯一标识，这是最基本的要求。增加趋势：聚簇索引用于MySQLInnoDB引擎。由于大多数RDBMS使用B-tree数据结构来存储索引数据，因此我们在选择主键时应尽量使用有序的主键来保证写入性能。单调递增：保证下一个ID必须大于上一个ID，比如交易版本号、IM增量消息、排序等特殊需求。信息安全：如果ID是连续的，很容易被恶意用户窃取作品，直接按顺序下载指定的URL即可；如果是订单号，那就更危险了，竞争对手可以直接知道我们每天的订单量。因此，在一些应用场景中，需要ID是不规则的，不规则的。同时，除了对身份证号码本身的要求外，业务对身份证号码生成系统的可用性也有极高的要求。想象一下，如果身份证号码生成系统瘫痪，将带来一场灾难。由此总结出下一代ID生成系统应该做到以下几点：平均时延和TP999时延尽可能低；可用性是5个九；高QPS\分布式系统唯一ID实现方案1.UUIDUUID(UniversallyUniqueIdentifier)标准形式包含32个16进制数字，用连字符分成5段，36个字符，形式为8-4-4-4-12，例子：550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000，到目前为止业界有五种生成UUID的方法。具体参见IETF发布的UUID规范AUniversallyUniqueIDentifier(UUID)URNNamespace。UUID的优点：非常高性能：本地生成，无网络消耗。UUID的缺点：不易存储：UUID太长，16字节128位，通常用36位长度的字符串表示，很多场景不适用；信息不安全：基于MAC地址生成UUID的算法可能会导致MAC地址泄露，该漏洞曾被用于寻找Melissa病毒创建者的位置；当使用ID作为主键时，在特定环境下会出现一些问题。比如在使用DB主键的场景下，UUID就很不适用。\2。数据库生成的ID以MySQL为例。为字段设置auto_increment_increment和auto_increment_offset，保证ID自增。各业务使用如下SQL读写MySQL获取身份证号。数据库生成ID的优点：非常简单，利用现有数据库系统的功能实现，成本低，DBA专业维护。ID号单调递增，可以实现一些对ID有特殊要求的业务。数据库ID生成的缺点：对DB的依赖性强，当DB出现异常时，整个系统不可用，这是一个致命的问题。配置主从复制可以尽可能的提高可用性，但是在特殊情况下数据的一致性很难保证。主从切换时不一致可能会导致重复编号。ID发行的性能瓶颈仅限于单个MySQL的读写性能。\3。Redis生成ID当使用数据库生成ID性能不够时，我们可以尝试使用Redis生成ID。这个主要是依赖Redis是单线程的，所以也可以用来生成全局唯一的ID。可以用Redis原子操作INCR和INCRBY来实现。每天用Redis生成从0开始的序号比较合适。比如订单号=日期+当天的自增号。每天可以在Redis中生成一个Key，使用INCR累积。RedisID生成的优点：1）不依赖于数据库，灵活方便，性能优于数据库。2）数字身份证是自然排序的，这对于分页或者需要排序的结果很有帮助。\RedisID生成缺点：1）如果系统中没有Redis，需要引入新的组件，增加系统的复杂度。2）编码和配置的工作量比较大。4.使用zookeeper生成唯一ID。Zookeeper主要通过其znode数据版本生成序号。它可以生成32位和64位数据版本号。客户端可以使用这个版本号作为唯一的序列号。Zookeeper很少用于生成唯一ID。主要是需要依赖zookeeper，需要分步调用API。如果竞争比较多，就需要考虑使用分布式锁。因此在高并发的分布式环境下性能并不理想。5.雪花雪花算法生成ID。该方案大致是一种通过划分命名空间生成ID的算法（UUID也算在内，因为比较常用，所以单独分析）。该方案将64-bits分别分成多个段来标记机器、时间等，例如snowflake中的64-bit表示如下图（图片来自网络）：41-bittime可以表示(1L<<41)/(1000L360024*365)=69年，10位机器分别可以表示1024台机器。如果我们有IDC划分的需求，我们也可以将10bit划分为IDC划分为5bit，工作机划分为5bit。这样就可以表示32个IDC，每个IDC可以有32台机器，可以根据自己的需要来定义。12个自增序列号可以代表2^12个ID。理论上，雪花方案的QPS约为409.6w/s。这种分发方式可以保证任何一个IDC中任何一台机器在任何毫秒内生成的任何ID都是不同的。雪花算法ID的优点：毫秒数在高位，自增序列在低位，整个ID趋于递增。不依赖数据库等第三方系统，以服务形式部署，稳定性更高，生成ID的性能更高。比特可以根据自己的业务特点进行分配，非常灵活。雪花算法ID的缺点：对机器时钟依赖性强，如果拨回机器时钟，会导致重复发号或服务不可用。以上作者简介陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，《BAT架构技术500期》系列文章作者，专注于互联网架构技术。更多技术文章看mikechen的互联网架构合集JavaConcurrency|JVM|MySQL|Spring|Redis|Distributed|HighConcurrency
