美团Leaf是美团开源的分布式ID生成服务,核心提供号段模式(Leaf-segment)与 雪花算法模式(Leaf-snowflake)两种方案,兼顾全局唯一、高可用、高性能。
一、Leaf-segment(号段模式)
1. 核心思想
基于数据库自增ID优化,批量预取号段、内存分配,大幅降低数据库访问频率。
2. 数据库设计
维护 leaf_alloc 表,按业务隔离发号进度:
sql
CREATE TABLE `leaf_alloc` (
`biz_tag` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '', -- 业务标识(如order、user)
`max_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '1', -- 当前已分配最大ID
`step` int(11) NOT NULL, -- 每次取号段长度(如1000)
`description` varchar(256) DEFAULT NULL,
`update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
PRIMARY KEY (`biz_tag`)
) ENGINE=InnoDB;
3. 发号流程
-
Leaf服务启动/号段耗尽时,执行事务:
sqlUPDATE leaf_alloc SET max_id = max_id + step WHERE biz_tag = #{tag}; SELECT max_id, step FROM leaf_alloc WHERE biz_tag = #{tag}; -
拿到新号段
[max_id-step+1, max_id],缓存到本地内存。 -
业务请求ID时,直接从内存递增分配,无DB交互、性能极高。
4. 关键优化:双缓存(Double Buffer)
- 维护两个号段缓存:当前可用段、备用段。
- 当前段消耗至**10%**时,异步预取下一个号段到备用段。
- 当前段耗尽,立即切换到备用段,消除取号段时的请求阻塞。
5. 特点
- 优点:全局严格递增、DB压力低、可水平扩展、支持多业务隔离。
- 缺点:ID非绝对连续(号段切换可能跳号)、依赖DB可用性。
二、Leaf-snowflake(雪花算法模式)
1. 核心思想
基于Twitter Snowflake改进,用时间戳+机器ID+序列号 生成64位ID,保证趋势递增、全局唯一。
2. 64位ID结构(1+41+10+12)
- 1位:符号位,固定为0(保证ID为正数)。
- 41位:时间戳(毫秒级,可使用约69年)。
- 10位:机器ID(WorkerID,支持1024台节点)。
- 12位:序列号(同一毫秒内自增,支持4096个ID/ms)。
3. 关键优化
-
WorkerID自动分配
- 依赖ZooKeeper持久顺序节点,服务启动时自动注册并获取唯一WorkerID,无需手动配置。
- 流程:连接ZK → 检查
leaf_forever节点 → 存在则取回ID,不存在则创建顺序节点并获取序号。
-
时钟回拨解决
- 启动时校验本地时间与ZK记录时间,时间回拨则启动失败并告警。
- 运行中定时上报时间到ZK,发现回拨则暂停发号、等待时间追赶。
4. 特点
- 优点:纯内存生成、性能极高(QPS可达数十万)、趋势递增、不依赖DB。
- 缺点:依赖时间同步、强依赖ZK、ID非严格连续。
三、两种模式对比
| 特性 | Leaf-segment(号段模式) | Leaf-snowflake(雪花模式) |
|---|---|---|
| ID连续性 | 全局严格递增 | 趋势递增(同一毫秒内连续) |
| 性能 | 高(内存分配,DB低访问) | 极高(纯内存,无IO) |
| 依赖组件 | MySQL | ZooKeeper + 时间同步 |
| 水平扩展 | 易(多节点取不同号段) | 易(WorkerID唯一即可) |
| 适用场景 | 订单号、流水号、需严格递增场景 | 用户ID、消息ID、高并发通用场景 |
四、整体架构
- Leaf Server:独立部署的发号服务,提供RPC/HTTP接口供业务调用。
- 业务方:无需本地生成,直接调用Leaf Server获取ID,解耦业务与发号逻辑。
- 高可用:Leaf Server集群部署,配合负载均衡,单点故障不影响服务。