分布式系统中主键生成策略

主键生成策略

1分布式系统中主键生成的问题

1. 案例，在集群的写库中，生成的主键重复的问题。比如说，A库用户表插入一条数据，生成主键id=1，B库用户表插入的数据，生成的主键id也为1，那么应该怎么办让A，B库生成的主键id不重复，且有序呢。

策略

1Snowflake（雪花算法，现在非常流行）

1. id全局唯一
2. 高性能，低延迟
3. 独立的应用
4. 按时间有序
5. 需要独立的开发和部署

1.1结构

1. 41位的时间序列（精确到毫秒，41位的长度可以使用69年）
2. 10位的机器标识（10位的长度最多支持部署1024个节点）
3. 12位的计数顺序号（12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号） 最高位是符号位，始终为0。

1.2代码

public class SnowFlake {


	/**
	 * 起始的时间戳
	 */
	private final static long START_STMP = 1480166465631L;

	/**
	 * 每一部分占用的位数
	 */
	private final static long SEQUENCE_BIT = 12; //序列号占用的位数
	private final static long MACHINE_BIT = 5;  //机器标识占用的位数
	private final static long DATACENTER_BIT = 5;//数据中心占用的位数

	/**
	 * 每一部分的最大值
	 */
	private final static long MAX_DATACENTER_NUM = -1L ^ (-1L << DATACENTER_BIT);
	private final static long MAX_MACHINE_NUM = -1L ^ (-1L << MACHINE_BIT);
	private final static long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L << SEQUENCE_BIT);

	/**
	 * 每一部分向左的位移
	 */
	private final static long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
	private final static long DATACENTER_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT;
	private final static long TIMESTMP_LEFT = DATACENTER_LEFT + DATACENTER_BIT;

	private long datacenterId;  //数据中心
	private long machineId;    //机器标识
	private long sequence = 0L; //序列号
	private long lastStmp = -1L;//上一次时间戳

	public SnowFlake(long datacenterId, long machineId) {
		if (datacenterId > MAX_DATACENTER_NUM || datacenterId < 0) {
			throw new IllegalArgumentException("datacenterId can't be greater than MAX_DATACENTER_NUM or less than 0");
		}
		if (machineId > MAX_MACHINE_NUM || machineId < 0) {
			throw new IllegalArgumentException("machineId can't be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0");
		}
		this.datacenterId = datacenterId;
		this.machineId = machineId;
	}

	/**
	 * 产生下一个ID
	 *
	 * @return
	 */
	public synchronized long nextId() {
		long currStmp = getNewstmp();
		if (currStmp < lastStmp) {
			throw new RuntimeException("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
		}

		if (currStmp == lastStmp) {
			//相同毫秒内，序列号自增
			sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
			//同一毫秒的序列数已经达到最大
			if (sequence == 0L) {
				currStmp = getNextMill();
			}
		} else {
			//不同毫秒内，序列号置为0
			sequence = 0L;
		}

		lastStmp = currStmp;

		return (currStmp - START_STMP) << TIMESTMP_LEFT //时间戳部分
				| datacenterId << DATACENTER_LEFT      //数据中心部分
				| machineId << MACHINE_LEFT            //机器标识部分
				| sequence;                            //序列号部分
	}

	private long getNextMill() {
		long mill = getNewstmp();
		while (mill <= lastStmp) {
			mill = getNewstmp();
		}
		return mill;
	}

	private long getNewstmp() {
		return System.currentTimeMillis();
	}

}

2 利用mysql主键自增长策略

1. 创建一个表 u（id，name）,id 自增长
2. 所有插入操作的主键id,都通过对u表插入操作来获取。
   1. REPLACE INTO u (name) VALUES (‘nameName’);//name对应数据删除，新增一个（name，id+1）的数据
   2. SELECT LAST_INSERT_ID();//获取当前客户端插入的主键id，也就是刚刚的id+1
3. 通过一个统一的表（所有系统共享），给所有的业务表分配主键id，当如果业务压力很大，每秒都要大量的插入，可以设置N个类似u的表，主键跨步也要设置为N,这样是防止不同的u表生产的id冲突

3 利用hash

1. 不同业务的表主键使用自增长，主键的跨步为N(N为数据库集群数量)