11. Leaf-segment 分布式ID
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1. 开头
当应用程序只使用单个数据库时，可以使用数据库自增的方式来生成id，这种方式既简单，查询又快。
然而，当应用程序需要进行分库分表时，即将数据分散到多个数据库和数据表中，使用数据库自增的方式会导致id在不同表中重复，那么就需要使用分布式id来确保不同表中id的唯一性。
分布式id通常有以下几种方式：
- UUID
- snowflake 雪花算法
- 数据库生成（本文的方式）
关于分布式id的几种方式具体可以看美团技术的这篇文档：https://tech.meituan.com/2017/04/21/mt-leaf.html
2. Leaf-segment 数据库方式
这里用美团的 Leaf 数据库号段模式 进行了改造。
美团的 Leaf 号段模式源码地址：https://github.com/Meituan-Dianping/Leaf
选择此种方式的原因有如下：
- 生成的 id 是连续递增的
- 对于数据库索引更快
- 使用更简单
为什么不用雪花算法？雪花算法有个时钟回拨的问题，为了解决这个问题还需要引入redis或zk。同样都是需要借助中间件，那就直接用数据库更方便。
为什么不用uuid？uuid是字符串查询速度慢，而且阅读不友好。
3. 原理分析
使用数据库来生成分布式id相当于一个一个发放编号，需要不断与数据库交互，速度较慢。而美团的号段方式则可以批量获取一段可用编号，避免了频繁的数据库交互，速度更快。可以类比为领取学号，一个一个领需要排队等待，批量发放可以省去排队的时间。
数据库号段模式生成 id 的具体原理如下：
-
Leaf 服务器从数据库加载当前的号段信息，包括起始值和结束值。
-
当有业务系统需要生成 id 时，向 Leaf 服务器发送请求。
-
Leaf 服务器根据请求判断是否需要重新加载号段。
-
如果当前号段已经用完，Leaf 服务器从数据库获取下一个号段。
-
获取到新的号段后，Leaf 服务器将其存储在内存，并更新数据库中的当前值。
-
返回给业务系统的 id 是号段中的连续整数序列。
通过这种方式，Leaf 可以快速生成一批连续的唯一 id，避免频繁与数据库交互，并保证生成的 id 是唯一的。同时，通过加载新的号段，Leaf 可以满足大规模、高并发的分布式 id 生成需求。
4. 使用
4.1 执行sql
生成leaf_alloc表。
CREATE TABLE `leaf_alloc` (
`biz_tag` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL DEFAULT '',
`max_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT 1,
`step` int(11) NOT NULL,
`description` varchar(256) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL,
`update_time` timestamp(0) NOT NULL DEFAULT current_timestamp(0) ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(0),
PRIMARY KEY (`biz_tag`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
-- ----------------------------
-- Records of leaf_alloc
-- ----------------------------
INSERT INTO `leaf_alloc` VALUES ('test', 1, 2000, '测试', '2022-11-14 17:18:12');
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
各个业务不同的发号需求用biz_tag字段来区分，每个biz_tag的ID获取相互隔离，互不影响。
4.2 启动 id-service 服务
这里将生成分布式id做成了一个服务id-service，相关源码在仓库的这个目录下：/sourcecode/spring-cloud-demo/id-service
可以直接通过调用接口来测试获取生成的id。
接口地址：http://localhost:8070/id/generate?key=test
注意：对于不同的业务表，在leaf_alloc数据表使用不同的biz_tag，比如商品表就在leaf_alloc表中插入biz_tag为product的一条记录，获取id传入参数就是key=product。
4.3 服务调用
其它业务模块通过服务调用的方式获取生成的id。
@FeignClient(name = "id-service")
public interface IdService {
@GetMapping("/id/generate")
Long generateId(@RequestParam String key);
}
- 注意不同的业务表传入不同的key。
5. 结语
本文通过Leaf-segment数据库号段的方式生成分布式id，这种方式可以让生成的id从0开始逐一递增，但是需要维护一个leaf_alloc数据表，对于新的业务表需要在leaf_alloc中插入一条新的记录。
有多少张业务表就需要在leaf_alloc表中插入多少条记录。
我们将生成分布式id做成了一个服务id-service，后面分库分表等其它服务会调用id-service这个服务来生成id。
Spring Cloud 微服务系列 完整的代码在仓库的sourcecode/spring-cloud-demo目录下。
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