肖哥弹架构 跟大家“弹弹” 分布式系统 分布式ID生成方案
欢迎 点赞，点赞，点赞。
关注本人的公众号Solomon肖哥弹架构获取更多精彩内容
在分布式系统中，生成全局唯一且趋势有序的ID是一大挑战。本文深入探讨了两大互联网公司——百度和美团点评——是如何解决这一问题的。我们将分析它们的分布式ID生成方案，包括架构设计、核心规则以及实现细节。
应用场景：
- 订单系统：在电子商务平台中，每个订单都需要一个唯一的订单号。使用分布式ID可以保证即使在分库分表的情况下，订单号也是全局唯一的。
- 消息队列：分布式消息队列中，每条消息都需要一个唯一的标识符，以避免消息重复或丢失。
- 用户账户和会话管理：为用户账户和会话生成唯一ID，确保用户数据的一致性和安全性。
- 日志记录：在分布式日志系统中，使用分布式ID为每条日志记录生成一个唯一的日志ID，便于日志的追踪和分析。
- 数据分片：在分布式数据库中，分布式ID可以用于数据分片，确保数据在不同的数据库节点之间均匀分布。
- 事件序列号：在事件驱动架构中，分布式ID可以作为事件的序列号，保证事件的顺序性和唯一性。
- 资源标识：对于分布式存储系统中的文件或对象，分布式ID可以作为资源的唯一标识符。
大厂案例
- 美团点评：美团点评开发了名为Leaf的分布式ID生成系统，它提供了号段模式和Snowflake模式两种方式来生成分布式ID，用于订单号、消息ID等多种场景。
- 百度：百度的分布式ID生成方案UID-Generator基于Snowflake算法，支持自定义时间戳和机器ID，用于百度内部的多种业务。
- 滴滴出行：滴滴出行开发了Tinyid，一个基于数据库的分布式ID生成服务，采用异步加双缓存策略，用于生成订单ID和消息ID等。
- Twitter：Twitter开源了Snowflake算法，用于生成分布式系统中的唯一ID，已被广泛采用，包括在滴滴出行的Tinyid中。
- 头条：头条的内容平台使用自定义的分布式ID生成策略，可能基于Snowflake算法，用于生成文章、图集和视频等内容的唯一ID。
1. 百度 UID-Generator
百度的UID-Generator是一个基于Snowflake算法的分布式ID生成服务。它通过以下设计规则来实现高可用、高并发的ID生成：
- 时间戳位：28位，以秒为单位，支持约8.7年的时间范围。
- 工作节点位：22位，支持高达420万个节点。
- 序列号位：13位，确保在同一时间戳内生成的ID是递增的，每秒最多生成8192个ID。
UID-Generator的实现依赖于数据库来分配工作节点ID，并使用内存中的RingBuffer来提高ID生成的吞吐量。它还提供了灵活的配置选项，以适应不同的业务需求。
2. 美团点评 Leaf
美团点评的Leaf是一个高性能的分布式ID生成服务，它采用了两种主要的ID生成模式：
- 号段模式：通过数据库预分配ID号段，减少对数据库的实时访问压力。
- Snowflake模式：类似于Twitter的Snowflake算法，通过时间戳、工作节点和序列号生成ID。
Leaf的设计特别注重系统的可用性和扩展性。它使用双Buffer机制来保证在数据库不可用时仍能持续提供服务，并动态调整号段长度以适应流量变化。
3. 设计规则与实现细节
- 全局唯一性：通过工作节点ID和时间戳的组合来保证。
- 趋势有序性：序列号位确保了在同一毫秒内生成的ID是有序的。
- 高可用性：依赖于数据库的主从复制和中间件的智能切换。
- 高并发支持：通过内存中的缓冲机制和批量ID预分配来实现。
- 低延迟：优化的算法和减少数据库访问操作来降低响应时间。
- 安全性：避免使用连续或可预测的ID，增强系统安全性。
- 可扩展性：通过动态调整号段长度和依赖于分布式架构的特性。
其他分布式ID算法
1. 雪花算法（Snowflake Algorithm）
2. UUID（Universally Unique Identifier）
3. 数据库自增ID
4. Redis生成序列号
5. 基于Zookeeper的序列号
6. 基于业务特征的ID
总结
分布式ID生成是构建大规模分布式系统的基础。百度的UID-Generator和美团点评的Leaf都展示了如何通过巧妙的设计来满足这一需求。它们不仅提供了全局唯一、趋势有序的ID，还保证了系统的高可用性和高并发处理能力。