9K字解析：常见分布式ID解决方案总结（数据库、算法、开源组件）

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9K字解析：常见分布式ID解决方案总结（数据库、算法、开源组件）

2024-12-26 13:26

分布式 ID（Distributed ID）是指在分布式系统中生成全局唯一的标识符，用于标识不同实体或数据对象。在分布式系统中，由于数据存储、计算和处理都分散在不同的节点上，因此需要一个可靠的方式来跟踪和标识这些数据对象。

分布式ID最低要求：

erlang

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优秀的分布式 ID

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数据库自增ID是在数据库中创建表时，通过设置一个自增的ID字段来实现的。每当插入一条记录时，数据库会自动为该记录生成一个唯一的ID。

数据库自增ID可以很好地保证ID的唯一性，但在高并发和大规模的分布式系统中，容易出现瓶颈和性能问题。同时，由于数据库自增ID只能在单个数据库中保证唯一性，因此需要通过分库分表等方式来支持多台机器上的生成。

简言之：

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数据库主键自增这种模式，每次获取 ID 都要访问一次数据库，数据库压力大。因此，可以批量获取，然后存在内存里面，需要用到的时候，直接从内存里面拿来使用

主键自增

erlang

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号段模式：每请求一次分配一个号段

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号段模式相比主键自增而言: 性能提高且自增

Redis 可以通过自增命令来实现分布式 ID 的生成。常用的方法是使用 Redis 的自增命令 INCR，将一个特定的 key 自增，并将其作为 ID 返回。这种方法是线程安全的，可以在分布式系统中使用

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MongoDB ObjectId是MongoDB数据库中的一个内置数据类型，用于唯一标识MongoDB文档（Document）。

它由12个字节组成，其中前4个字节表示时间戳，接下来3个字节表示机器ID，然后2个字节表示进程ID，最后3个字节表示随机值。

优缺点：

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UUID是一种通用唯一识别码，它是由一组算法和标准组成的，可以保证在全球范围内唯一性。UUID不依赖于任何中心节点，可以在分布式系统中很好地保证ID的唯一性。缺点是它生成的ID比较长，不利于索引和查询

开放软件基金会(OSF)规范定义了包括网卡MAC地址、时间戳、名字空间（Namespace）、随机或伪随机数、时序等元素。利用这些元素来生成UUID。

优缺点：

css

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雪花算法是 Twitter 提出的一种分布式ID生成算法。雪花算法可以在多台机器上生成不重复的ID，支持高并发和大规模的分布式系统，但需要保证数据中心ID和机器ID的唯一性。

它的原理是将一个64位的long类型的ID分为4个部分：时间戳、数据中心ID、机器ID和序列号。

时间戳占用了42位，可以使用69年，数据中心ID和机器ID分别占用了5位，可以支持32个数据中心和32个机器，序列号占用了12位，可以支持每个节点每毫秒生成4096个ID。

细一点说：生成的64位ID可以分成5个部分：

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时间范围

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工作进程数量

ini

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序列号数量

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分段作用说明1bit保留不用long基本类型在Java中是带符号的，最高位是符号位，正数是0，负数是141bit时间戳，精确到毫秒存储的是时间截的差值（当前时间截 - 开始时间截)，结果约等于69.73年5bit数据中心最多支持2的5次方（32）个节点5bit机器id最多支持2的5次方（32）个节点12bit毫秒内的计数器每个节点每毫秒最多产生2的12次方（4096）个id

默认情况下41bit的时间戳可以支持该算法使用到2082年，10bit的工作机器id可以支持1024台机器，序列号支持1毫秒产生4096个自增序列id 。SnowFlake的优点是，整体上按照时间自增排序，并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由数据中心ID和机器ID作区分)，并且效率较高，经测试，SnowFlake每秒能够产生26万ID左右

优缺点：

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java

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application.ym添加配置

java

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IdWorker添加到容器

java

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UidGenerator是百度开源的一款基于 Snowflake的唯一 ID 生成器，是对 Snowflake进行了改进

GitHub:

Tinyid是滴滴开源的一款基于数据库号段模式的唯一 ID 生成器。

GitHub:

Leaf是美团开源的一个分布式 ID 解决方案。提供了号段模式和 Snowflake这两种模式来生成分布式 ID。

目前Leaf覆盖了美团点评公司内部金融、餐饮、外卖、酒店旅游、猫眼电影等众多业务线。在4C8G VM基础上，通过公司RPC方式调用，QPS压测结果近5w/s，TP999 1ms。

Leaf 设计文档：

GitHub:

makefile

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bash

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sql

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xml

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Leaf 提供两种生成的ID的方式（号段模式和snowflake模式），可以同时开启两种方式，也可以指定开启某种方式（默认两种方式为关闭状态）。

配置项含义默认值leaf.nameleaf服务名leaf.segment.enable是否开启号段模式falseleaf.jdbc.urlmysql 库地址leaf.jdbc.usernamemysql 用户名leaf.jdbc.passwordmysql 密码leaf.snowflake.enable是否开启snowflake模式falseleaf.snowflake.zk.addresssnowflake模式下的zk地址leaf.snowflake.portsnowflake模式下的服务注册端口

ini

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bash

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在classpath下配置leaf.properties

bash

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算法取自twitter开源的snowflake算法。如果不想使用该模式配置leaf.snowflake.enable=false即可。

在classpath下配置leaf.properties

matlab

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bash

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参数key无实际意义,受迫于统一接口的实现

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号段模式中该参数key有着重要意义

数据库表初始时

访问地址：

请求获取id值后，号段模式提前加载

重启服务后再次访问，使用新的号段

号段模式再一次提前加载