劉兵，花名玄靖，開(kāi)源技術(shù)愛(ài)好者，高性能Redis中間件NRedis-Proxy作者，目前研究方向?yàn)閖ava中間件，微服務(wù)等技術(shù)。
一、什么是分布式發(fā)號(hào)器
說(shuō)起分布式發(fā)號(hào)器的前生今世，咱們應(yīng)該感恩這個(gè)時(shí)代；隨著互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)越來(lái)越普及化，單機(jī)系統(tǒng)或者一個(gè)小系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需要，隨著用戶(hù)逐漸增多，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，單個(gè)應(yīng)用或者單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，在應(yīng)用以至于微服務(wù)來(lái)臨，在數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方面分庫(kù)分表來(lái)臨，可以解決問(wèn)題；但是新的問(wèn)題產(chǎn)生，怎么樣做到多個(gè)應(yīng)用可以有唯一主鍵或者序號(hào)，防止數(shù)據(jù)重復(fù)呢？分布式發(fā)號(hào)器正好為解決這個(gè)問(wèn)題，可以讓大家無(wú)須為這個(gè)問(wèn)題煩惱了，這是本人寫(xiě)這篇文章初衷。
二、分布式發(fā)號(hào)器優(yōu)勢(shì)
- 解決分庫(kù)分表中唯一序號(hào)的問(wèn)題
- 解決分布式應(yīng)用或者微服務(wù)框架中唯一序號(hào)的問(wèn)題
- 提供可定制化生成規(guī)則，根據(jù)業(yè)務(wù)需求可自定義擴(kuò)展
- 性能高效且系統(tǒng)簡(jiǎn)單穩(wěn)定
- 系統(tǒng)可任意擴(kuò)展
三、分布式發(fā)號(hào)器架構(gòu)圖
四、分布式發(fā)號(hào)器流程圖
1、分布式發(fā)號(hào)器重要字段
2、concurrentValue不存在的流程圖
3、concurrentValue存在的流程圖
五、目前存在分布式發(fā)號(hào)器解決方案
1、UUID
Universally Unique IDentifier(UUID)，有著正兒八經(jīng)的RFC規(guī)范，是一個(gè)128bit的數(shù)字，也可以表現(xiàn)為32個(gè)16進(jìn)制的字符（每個(gè)字符0-F的字符代表4bit），中間用"-"分割。
- 時(shí)間戳＋UUID版本號(hào)： 分三段占16個(gè)字符(60bit+4bit)
- Clock Sequence號(hào)與保留字段：占4個(gè)字符(13bit＋3bit)
- 節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)：占12個(gè)字符(48bit)
2、Hibernate
Hibernate的CustomVersionOneStrategy.java，解決了之前version 1的兩個(gè)問(wèn)題
- 時(shí)間戳(6bytes, 48bit)：毫秒級(jí)別的，從1970年算起，能撐8925年....
- 順序號(hào)(2bytes, 16bit, 最大值65535): 沒(méi)有時(shí)間戳過(guò)了一毫秒要?dú)w零的事，各搞各的，short溢出到了負(fù)數(shù)就歸0。
- 機(jī)器標(biāo)識(shí)(4bytes 32bit): 拿localHost的IP地址，IPV4呢正好4個(gè)byte，但如果是IPV6要16個(gè)bytes，就只拿前4個(gè)byte。
- 進(jìn)程標(biāo)識(shí)(4bytes 32bit)： 用當(dāng)前時(shí)間戳右移8位再取整數(shù)應(yīng)付，不信兩條線程會(huì)同時(shí)啟動(dòng)。
3、MongoDB
MongoDB的ObjectId.java
時(shí)間戳(4 bytes 32bit)：是秒級(jí)別的，從1970年算起，能撐136年。
- 自增序列(3bytes 24bit, 最大值一千六百萬(wàn))： 是一個(gè)從隨機(jī)數(shù)開(kāi)始（機(jī)智）的Int不斷加一，也沒(méi)有時(shí)間戳過(guò)了一秒要?dú)w零的事，各搞各的。因?yàn)橹挥?bytes，所以一個(gè)4bytes的Int還要截一下后3bytes。
- 機(jī)器標(biāo)識(shí)(3bytes 24bit)： 將所有網(wǎng)卡的Mac地址拼在一起做個(gè)HashCode，同樣一個(gè)int還要截一下后3bytes。搞不到網(wǎng)卡就用隨機(jī)數(shù)混過(guò)去。
- 進(jìn)程標(biāo)識(shí)(2bytes 16bits)：從JMX里搞回來(lái)到進(jìn)程號(hào)，搞不到就用進(jìn)程名的hash或者隨機(jī)數(shù)混過(guò)去。
可見(jiàn)，MongoDB的每一個(gè)字段設(shè)計(jì)都比Hibernate的更合理一點(diǎn)，時(shí)間戳是秒級(jí)別的，自增序列變長(zhǎng)了，進(jìn)程標(biāo)識(shí)變短了。總長(zhǎng)度也降到了12 bytes 96bit。
4、Twitter的snowflake派號(hào)器
snowflake也是一個(gè)派號(hào)器，基于Thrift的服務(wù)，不過(guò)不是用redis簡(jiǎn)單自增，而是類(lèi)似UUID version1，只有一個(gè)Long 64bit的長(zhǎng)度，所以IdWorker緊巴巴的分配成：
- 時(shí)間戳(42bit) ：自從2012年以來(lái)(比那些從1970年算起的會(huì)過(guò)日子)的毫秒數(shù)，能撐139年。
- 自增序列(12bit，最大值4096)：毫秒之內(nèi)的自增，過(guò)了一毫秒會(huì)重新置0。
- DataCenter ID (5 bit, 最大值32)：配置值，支持多機(jī)房。
- Worker ID ( 5 bit, 最大值32)，配置值，因?yàn)槭桥商?hào)器的id，一個(gè)機(jī)房里最多32個(gè)派號(hào)器就夠了，還會(huì)在ZK里做下注冊(cè)。
可見(jiàn)，因?yàn)槭侵醒肱商?hào)器，把至少40bit的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)都省出來(lái)了，換成10bit的派號(hào)器標(biāo)識(shí)。所以整個(gè)UID能夠只用一個(gè)Long表達(dá)。
另外，這種派號(hào)器，client每次只能一個(gè)ID，不能批量取，所以額外增加的延時(shí)是問(wèn)題,而且只能1024臺(tái)機(jī)器范圍之內(nèi)。
以上幾種方案同一個(gè)問(wèn)題，不可自定義，位數(shù)過(guò)長(zhǎng)。
