分布式唯一id生成策略

分布式唯一id生成策略

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为什么需要分布式唯一ID？

在分布式系统中，数据库分表、服务多节点部署是常态。如果直接用数据库自增ID，会出现ID冲突问题。比如订单表拆分成10个子表，每个子表从1开始自增，结果就是大量订单的ID重复，查询时根本无法区分。

这时候就需要一个全局唯一且趋势递增的ID生成方案。这个ID不仅要唯一，还要满足高并发、低延迟、易扩展等要求。

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常见的生成策略对比

1. UUID

UUID是最简单的方案，本地生成不依赖网络，生成速度快。但缺点也很明显：

• 存储空间大：128位字符串，占用36字节
• 无序性：插入数据库时会导致B+树频繁分裂，影响性能
• 无业务含义：无法体现时间、分库分表等信息

适合临时数据或对性能要求不高的场景。

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2. 数据库自增ID

通过集中式数据库生成ID，比如单独建一张表记录自增值。优点是实现简单、ID绝对有序。但缺点更致命：

• 单点故障：数据库挂了整个系统瘫痪
• 性能瓶颈：高并发场景下，每秒生成几万个ID就可能扛不住

可以通过部署多个数据库实例（比如设置不同步长）缓解，但增加了运维复杂度。

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3. 雪花算法（Snowflake）

Twitter开源的分布式ID生成算法，核心思想是将64位二进制分成多个字段：

• 1位符号位（固定为0）
• 41位时间戳（毫秒级，可用69年）
• 10位机器ID（最多支持1024个节点）
• 12位序列号（单节点每毫秒生成4096个ID）

优点是性能高、可扩展、ID带时间信息。但需要注意两个问题：

1. 机器ID需要手动分配，推荐用ZooKeeper或Redis自动分配
2. 依赖系统时钟，如果发生时钟回拨会生成重复ID（可通过记录上次生成时间解决）

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4. 号段模式（Segment）

美团开源的Leaf-Segment方案，核心思想是预分配号段：

1. 从数据库批量获取一段ID（比如1-1000）
2. 内存中分配ID，用完再申请下一段
3. 通过双Buffer交替使用提升性能

优点是对数据库压力小，性能高。缺点是实现复杂，且需要维护号段状态。

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面试场景如何回答？

如果面试官问：“你们项目用哪种分布式ID方案？”，建议回答雪花算法或号段模式，并解释选择理由。比如：

“我们用的是雪花算法，因为业务需要ID带时间信息，方便按时间归档数据。同时机器ID通过Kubernetes的环境变量自动注入，避免了手动配置的麻烦。针对时钟回拨问题，我们加了异常检测机制，如果回拨超过100ms就直接抛异常，防止数据不一致。”

如果面试官追问：“如果让你设计一个分布式ID系统，要考虑哪些点？”，可以从这些方向展开：

1. 唯一性：必须全局唯一
2. 有序性：是否要求严格递增
3. 吞吐量：每秒生成多少ID
4. 可用性：是否容忍短时间不可用
5. 扩展性：如何支持机房扩容

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