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fix 6-1
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59f26a0144
commit
903b12bf20
@ -1,47 +1,26 @@
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# 6.1 分布式 id 生成器
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# 6.1 分布式 id 生成器
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有时我们需要能够生成类似 MySQL 自增 ID 这样不断增大,同时又不会重复的 id。以支持业务中的高并发场景。比较典型的,电商促销时,短时间内会有大量的订单涌入到系统,比如每秒 10w+。明星出轨时,会有大量热情的粉丝发微博以表心意,同样会在短时间内产生大量的消息。
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有时我们需要能够生成类似MySQL自增ID这样不断增大,同时又不会重复的id。以支持业务中的高并发场景。比较典型的,电商促销时,短时间内会有大量的订单涌入到系统,比如每秒10w+。明星出轨时,会有大量热情的粉丝发微博以表心意,同样会在短时间内产生大量的消息。
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在插入数据库之前,我们需要给这些消息/订单先打上一个 ID,然后再插入到我们的数据库。对这个 id 的要求是希望其中能带有一些时间信息,这样即使我们后端的系统对消息进行了分库分表,也能够以时间顺序对这些消息进行排序。
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在插入数据库之前,我们需要给这些消息/订单先打上一个ID,然后再插入到我们的数据库。对这个id的要求是希望其中能带有一些时间信息,这样即使我们后端的系统对消息进行了分库分表,也能够以时间顺序对这些消息进行排序。
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Twitter 的 snowflake 算法是这种场景下的一个典型解法。先来看看 snowflake 是怎么一回事:
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Twitter的snowflake算法是这种场景下的一个典型解法。先来看看snowflake是怎么一回事:
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datacenter_id sequence_id
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unused
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│ │
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│ │ │
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│ │ │ │ │
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│ │ │ │ │
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▼ │◀────────────────── 41 bits ────────────────────▶│ ▼ ▼
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┌─────┼──────────────────────────────────────────────────────┼────────┬────────┬────────────────┐
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│ 0 │ 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0 │ 00000 │ 00000 │ 0000 0000 0000 │
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└─────┴──────────────────────────────────────────────────────┴────────┴────────┴────────────────┘
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│ │
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│ │
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time in milliseconds worker_id
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首先确定我们的数值是64 位,int64类型,被划分为四部分,不含开头的第一个bit,因为这个bit是符号位。用41位来表示收到请求时的时间戳,单位为毫秒,然后五位来表示数据中心的id,然后再五位来表示机器的实例id,最后是12位的循环自增id(到达 1111 1111 1111 后会归 0)。
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首先确定我们的数值是 64 位,int64 类型,被划分为四部分,不含开头的第一个 bit,因为这个 bit 是符号位。用 41 位来表示收到请求时的时间戳,单位为毫秒,然后五位来表示数据中心的 id,然后再五位来表示机器的实例 id,最后是 12 位的循环自增 id(到达 1111 1111 1111 后会归 0)。
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这样的机制可以支持我们在同一台机器上,同一毫秒内产生`2 ^ 12 = 4096`条消息。一秒共409.6万条消息。从值域上来讲完全够用了。
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这样的机制可以支持我们在同一台机器上,同一毫秒内产生 2 ^ 12 = 4096 条消息。一秒共 409.6w 条消息。从值域上来讲完全够用了。
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数据中心 + 实例id共有10位,可以支持我们每数据中心部署32台机器,所有数据中心共1024台实例。
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数据中心 + 实例 id 共有 10 位,可以支持我们每数据中心部署 32 台机器,所有数据中心共 1024 台实例。
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表示timestamp的41位,可以支持我们使用69年。当然,我们的时间毫秒计数不会真的从1970年开始记,那样我们的系统跑到`2039/9/7 23:47:35`就不能用了,所以这里的timestamp实际上只是相对于某个时间的增量,比如我们的系统上线是2018-08-01,那么我们可以把这个timestamp当作是从`2018-08-01 00:00:00.000`的偏移量。
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表示 timestamp 的 41 位,可以支持我们使用 69 年。当然,我们的时间毫秒计数不会真的从 1970 年开始记,那样我们的系统跑到 `2039/9/7 23:47:35` 就不能用了,所以这里的 timestamp 实际上只是相对于某个时间的增量,比如我们的系统上线是 2018-08-01,那么我们可以把这个 timestamp 当作是从 `2018-08-01 00:00:00.000` 的偏移量。
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## 6.1.1 worker_id分配
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## 6.1.1 worker_id 分配
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timestamp,datacenter_id,worker_id和sequence_id这四个字段中,timestamp和 sequence_id是由程序在运行期生成的。但datacenter_id和worker_id需要我们在部署阶段就能够获取得到,并且一旦程序启动之后,就是不可更改的了(想想,如果可以随意更改,可能被不慎修改,造成最终生成的id有冲突)。
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timestamp,datacenter_id,worker_id 和 sequence_id 这四个字段中,timestamp 和 sequence_id 是由程序在运行期生成的。但 datacenter_id 和 worker_id 需要我们在部署阶段就能够获取得到,并且一旦程序启动之后,就是不可更改的了(想想,如果可以随意更改,可能被不慎修改,造成最终生成的 id 有冲突)。
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一般不同数据中心的机器,会提供对应的获取数据中心id的API,所以datacenter_id我们可以在部署阶段轻松地获取到。而worker_id是我们逻辑上给机器分配的一个id,这个要怎么办呢?比较简单的想法是由能够提供这种自增id功能的工具来支持,比如MySQL:
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一般不同数据中心的机器,会提供对应的获取数据中心id的API,所以 datacenter_id 我们可以在部署阶段轻松地获取到。而 worker_id 是我们逻辑上给机器分配的一个 id,这个要怎么办呢?比较简单的想法是由能够提供这种自增 id 功能的工具来支持,比如 MySQL:
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```shell
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```shell
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mysql> insert into a (ip) values("10.1.2.101");
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mysql> insert into a (ip) values("10.1.2.101");
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@ -56,25 +35,21 @@ mysql> select last_insert_id();
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1 row in set (0.00 sec)
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1 row in set (0.00 sec)
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```
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从 MySQL 中获取到 worker_id 之后,就把这个 worker_id 直接持久化到本地,以避免每次上线时都需要获取新的 worker_id。让单实例的 worker_id 可以始终保持不变。
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从MySQL中获取到worker_id之后,就把这个worker_id直接持久化到本地,以避免每次上线时都需要获取新的worker_id。让单实例的worker_id可以始终保持不变。
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当然,使用 MySQL 相当于给我们简单的 id 生成服务增加了一个外部依赖。依赖越多,我们的服务的可运维性就越差。
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当然,使用MySQL相当于给我们简单的id生成服务增加了一个外部依赖。依赖越多,我们的服务的可运维性就越差。
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考虑到集群中即使有单个 id 生成服务的实例挂了,也就是损失一段时间的一部分 id,所以我们也可以更简单暴力一些,把 worker_id 直接写在 worker 的配置中,上线时,由部署脚本完成 worker_id 字段替换。
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考虑到集群中即使有单个id生成服务的实例挂了,也就是损失一段时间的一部分id,所以我们也可以更简单暴力一些,把worker_id直接写在worker的配置中,上线时,由部署脚本完成worker_id字段替换。
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## 6.1.2 开源实例
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## 6.1.2 开源实例
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### 6.1.2.1 标准 snowflake 实现
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### 6.1.2.1 标准 snowflake 实现
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`github.com/bwmarrin/snowflake` 是一个相当轻量化的 snowflake 的 Go 实现。其文档指出:
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`github.com/bwmarrin/snowflake` 是一个相当轻量化的snowflake的Go实现。其文档指出:
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+--------------------------------------------------------------------------+
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| 1 Bit Unused | 41 Bit Timestamp | 10 Bit NodeID | 12 Bit Sequence ID |
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+--------------------------------------------------------------------------+
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和标准的 snowflake 完全一致。使用上比较简单:
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和标准的snowflake完全一致。使用上比较简单:
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```go
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```go
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package main
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package main
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@ -122,21 +97,17 @@ func main() {
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StepBits uint8 = 12
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StepBits uint8 = 12
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Epoch 就是本节开头讲的起始时间,NodeBits 指的是机器编号的位长,StepBits 指的是自增序列的位长。
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Epoch 就是本节开头讲的起始时间,NodeBits指的是机器编号的位长,StepBits指的是自增序列的位长。
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### 6.1.2.2 sonyflake
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### 6.1.2.2 sonyflake
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sonyflake 是 Sony 公司的一个开源项目,基本思路和 snowflake 差不多,不过位分配上稍有不同:
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sonyflake是Sony公司的一个开源项目,基本思路和snowflake差不多,不过位分配上稍有不同:
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+-----------------------------------------------------------------------------+
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| 1 Bit Unused | 39 Bit Timestamp | 8 Bit Sequence ID | 16 Bit Machine ID |
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+-----------------------------------------------------------------------------+
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这里的时间只用了 39 个 bit,但时间的单位变成了 10ms,所以理论上比 41 位表示的时间还要久(174 years)。
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这里的时间只用了39个bit,但时间的单位变成了10ms,所以理论上比41位表示的时间还要久(174 years)。
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Sequence ID 和之前的定义一致,Machine ID 其实就是节点 id。sonyflake 与众不同的地方在于其在启动阶段的 setting 配置:
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`Sequence ID`和之前的定义一致,`Machine ID`其实就是节点id。`sonyflake`与众不同的地方在于其在启动阶段的配置参数:
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```go
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```go
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func NewSonyflake(st Settings) *Sonyflake
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func NewSonyflake(st Settings) *Sonyflake
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@ -152,11 +123,11 @@ type Settings struct {
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}
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}
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StartTime 选项和我们之前的 Epoch 差不多,如果不设置的话,默认是从 `2014-09-01 00:00:00 +0000 UTC` 开始。
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StartTime选项和我们之前的Epoch差不多,如果不设置的话,默认是从`2014-09-01 00:00:00 +0000 UTC`开始。
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MachineID 可以由用户自定义的函数,如果用户不定义的话,会默认将本机 ip 的低 16 位作为 machine id。
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MachineID可以由用户自定义的函数,如果用户不定义的话,会默认将本机IP的低16位作为`machine id`。
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CheckMachineID 是由用户提供的检查 MachineID 是否冲突的函数。这里的设计还是比较巧妙的,如果有另外的中心化存储并支持检查重复的存储,那我们就可以按照自己的想法随意定制这个检查 MachineID 是否冲突的逻辑。如果公司有现成的 Redis 集群,那么我们可以很轻松地用 Redis 的 set 来检查冲突。
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CheckMachineID是由用户提供的检查MachineID是否冲突的函数。这里的设计还是比较巧妙的,如果有另外的中心化存储并支持检查重复的存储,那我们就可以按照自己的想法随意定制这个检查MachineID是否冲突的逻辑。如果公司有现成的Redis集群,那么我们可以很轻松地用Redis的set来检查冲突。
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```shell
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```shell
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redis 127.0.0.1:6379> SADD base64_encoding_of_last16bits MzI0Mgo=
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redis 127.0.0.1:6379> SADD base64_encoding_of_last16bits MzI0Mgo=
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