【架构】一款永不重复的高性能分布式发号器，实战nginxpdf

发号器：用于生成唯一流水号（也即俗称的唯一ID）的服务系统，称之为发号器

UUID

优点：能够保证唯一性

缺点：（1）完全的时间数据=>性能比较差、比较长、占用空间大、间接导致数据库性能下降;（2）无序=>导致B+树索引在写的时候会有过多的随机写操作，不会产生有顺序的append操作，而是需要进行insert操作，这将读取整个B+树节点到内存并在插入该条记录后会将整个节点写会磁盘=>在记录占用空间比较大的情况下，写的性能会明显下降

数据库

单库时（自增字段）：局限性在于自增字段完全依赖数据库，会导致数据库移植、扩容、洗数据、分库分表问题

分库分表时（水平伸缩=>自增字段+数据库seq+步长step）：缺陷在于服务节点固定（即step固定，继续增加服务节点难以进行扩展）、仍强依赖于数据库（对数据库造成压力）

开源项目-Snowflake

Twitter开源的发号器，缺点在于文档简单、发布模式单一、缺少支持和维护

=>自研：一款通用、高性能发号器产品，具有“全局唯一、粗略有序、可反解、可制造”特性，三种发布模式“嵌入发布模式(jar包)、中心服务器发布模式(服务化场景)、REST发布模式(rest api接口)”

全局唯一：一般悲观策略是使用锁或分布式锁（性能大大降低），而这里将利用时间的有序性，在时间的某个单元下采用自增序列达到全局唯一

粗略有序：完全有序则涉及到数据的汇聚，需要用到锁或分布式锁，考虑到效率问题采用折中方案即粗略有序，将支持秒级有序和毫秒级有序两种方式

可反解：ID具有时间属性且可反解其他信息量，节省空间

可制造：即支持手工处理，可复制、可恢复、可制造

高性能：ID生成取决于网络I/O和CPU的性能，网络I/O一般不是瓶颈，根据经验单台机器TPS能达到10000/s

高可用：对等集群、重试机制、本地容错方案（即本地依赖）

可伸缩：水平伸缩，支持业务量增长

发布模式

嵌入发布模式：仅限java客户端，通过嵌入jar包式的原生服务，需提前配置本地机器ID

中心服务器发布模式：仅限java客户端，提供一个服务的客户端jar包，java程序像调用本地api一样调用，但依赖于中心的ID产生服务器

REST发布模式：中心服务器通过Restful API导出服务，非java客户端可使用

ID类型

最大峰值型：秒级有序，秒级时间占用30位，序列号占用20位

最小粒度型：秒级有序，秒级时间占用40位，序列号占用10位

数据结构

版本：1位，用做扩展位或扩容时的临时方案，默认值0，1则表示扩展或扩容中

ID类型：1位，0-最大峰值型，1-最小粒度型

生成方式：2位，00-嵌入发布模式，01-中心发布模

《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSmxTbFJ1cmN1R2dB】 完整内容开源分享

式，02（即二进制10）-REST发布模式，03（即二进制11）-保留未用

时间：最大峰值型-秒级时间30位，2^{30/60/60/24/365=34年；最小粒度型-毫秒级时间40位，2}40/1000/60/60/24/365=34年

序列号：最大峰值型20位，理论上每秒可最多产生2^{20=1048576个ID，即百万级别；最小粒度型10位，理论上每毫秒最多可产生2}10=1024个ID，=>最大1024000/秒

机器ID：10位，即最多支持1024个服务器，中心发布模式和REST发布模式一般不会有太多数量机器，按照设计每台TPS为1万/s，10台服务器则可达到10万/s，已经可以满足绝大部分需求；而考虑到内嵌发布模式，对机器需求量很大，因此最多支持1024个服务器

并发

中心服务器和REST发布模式，开销主要涉及网络I/O和CPU操作，ID生成基本上是内存到高速缓存操作，没有磁盘I/O操作，网络I/O是系统瓶颈；但相对于网络I/O，CPU计算速度更是瓶颈，因此ID产生的服务采用多线程方式

多种实现方式，实现ID生成过程中的竞争点time和sequence：

（1）使用concurrent包的ReentrantLock进行互斥，默认实现方式，追求性能和稳定的折中方案

（2）使用传统的synchronized进行互斥，性能较（1）稍逊色一些，通过传入JVM参数-Dvesta.sync.lock.impl.key=true开启