分布式ID和分布式锁

一、分布式ID

特点：

全局唯一
自增
高可用
高性能

在分布式/分库分表的情况下，需要保证id的自增性和唯一性，所以需要使用分布式ID

实现方式有UUID、雪花算法、Leaf算法

1.1 UUID

长度128位，以32位长度的16进制外加4位连接符的字符串表示（共36位）

例如：123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000

优点：

简单
性能不错
本地生成，没有网络消耗

缺点：

可读性差
存储成本高
信息不安全，基于mac地址，容易被攻击
非单调递增，容易出现页分裂问题（本质就是B+树分裂重组）

1.2 雪花算法

长度64位，以16位十六进制表示

从左至右依次使用的位数：
1（不使用）+41（时间戳）+10（工作机器id）+12（序列号）

优点：

只有64位，节省了存储空间
本地生成
单调递增（但是不连续），页分裂概率很低

缺点：

依赖于时间戳，如果系统时钟发生回拨，可能产生重复的id

1.3 基于Mysql的ID生成

基于mysql实现，将自增id存在某个数据表中，每次插入数据都需要获取并修改一下这个自增id

优点：

实现简单
自增且连续

缺点：

基于mysql实现，并发度不高且负载不高

1.4 基于redis的ID生成

基于redis实现，将自增id存在redis中并使用incr命令修改，原理和mysql类似

优点：

实现简单
自增连续
基于redis实现，负载更高

缺点：

要考虑id的持久化
如果最大id丢失，很难重新找回

1.5 leaf算法

leaf-segment

在数据库中存储id片段，每次向mysql中请求id片段，例如当前max-id=1000，偏移大小为100，所以每次请求就会请求1001~1100的id到内存中，然后更新数据库，不需要每次请求id都需要访问数据库。

但是如果这些id没有被完全使用，后续将不会再使用。例如：如果上述请求到的1001~1100id，用了几个之后，将内存清除（重启程序），那么下次获取id只能重新请求mysql获取新的id，之前的未使用的id将会浪费。

leaf-snowflake

基于雪花算法的改进，主要是改进了由于时间回拨的重复问题。判断当前时间戳是否小于上一次请求的时间戳，如果小于，则看时间的差值是否在5ms内，如果在5ms内，则等待两倍的时间差的时间后再使用雪花算法获取id，如果大于则报错。

二、分布式锁

实现原理：使用一些公共组件模拟锁的获取

redis、mysql的分布式锁的原理都是在其内部加上一条数据，表示上锁，如果添加成功就表示成功获取锁，失败就是没有获取到锁，释放锁就是删除数据。

轮询获取锁：mysql、redis
监听删除事件（监听锁（数据）删除的事件）锁：etcd、zookeeper

2.1 基于mysql的分布式锁

缺点：

数据库是单点的，可用性不高
操作磁盘缓慢
无法设置过期时间，容易产生死锁

2.2 基于redis的分布式锁

set key value nx ex 过期时间

看门狗机制

红锁

2.3 基于etcd的分布式锁

ETCD介绍：

Lease机制：

etcd 可以为存储的 key-value 对设置租约，当租约到期，key-value 将失效并被删除，同时也支持续约，通过客户端可以在租约到期之前进行续约，来避免 key-value 对过期失效。

Revision机制：

每个key带有一个Revision属性值，etcd每进行一次事务对应的全局Revision值都会+1，因此每个key对应的Revision属性值都是全局唯一的，通过比较Revision的大小就可以知道进行写操作的顺序。

prefix机制：

可以根据前缀获得该前缀目录下所有的key及其对应的属性值

watch机制：

当被监听的 key 或范围发生变化，客户端将收到通知

实现：
Lease机制设置锁的过期时间，存入数据，获取revision，判断获取的revision号是否是足校的，如果不是最小的，就监听小于revision的最大revision数据的删除事件

2.4 zookeeper分布式锁

持久节点

持久顺序节点

临时节点

临时顺序节点

实现：

基于临时顺序节点，创建一个临时顺序节点，检查自身是否是最小的节点，如果不是就监听前一个节点的删除事件，当前一个节点删除的时候就会收到通知。

性能	mysql < zookeeper/etcd < redis
可靠性	mysql < redis < zookeeper/etcd

Redisson的Watch Dog机制

如果用户指定过期时间，就不会有看门狗机制
如果用户没有指定，则会有看门狗机制，但是如果线程拿到锁之后，一直执行（假设无限时间），则锁永远不会过期
看门狗设置续期阙值不能太小，太小会由于网络延迟导致续期时锁已经被删除。