滴滴（Tinyid）分布式ID算法(实战)

以下文章来源于公众号程序员内点事，作者程序员内点事

Tinyid介绍

Tinyid是滴滴开发的一款分布式ID系统，Tinyid是在美团（Leaf）的leaf-segment算法基础上升级而来，不仅支持了数据库多主节点模式，还提供了tinyid-client客户端的接入方式，使用起来更加方便。但和美团（Leaf）不同的是，Tinyid只支持号段一种模式不支持雪花模式。

Tinyid的特性

全局唯一的long型ID

趋势递增的id

提供 http 和 java-client 方式接入

支持批量获取ID

支持生成1,3,5,7,9…序列的ID

支持多个db的配置

适用场景：只关心ID是数字，趋势递增的系统，可以容忍ID不连续，可以容忍ID的浪费

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不适用场景：像类似于订单ID的业务，因生成的ID大部分是连续的，容易被扫库、或者推算出订单量等信息

Tinyid原理

Tinyid是基于号段模式实现，再简单啰嗦一下号段模式的原理：就是从数据库批量的获取自增ID，每次从数据库取出一个号段范围，例如 (1,1000] 代表1000个ID，业务服务将号段在本地生成1~1000的自增ID并加载到内存.。

Tinyid会将可用号段加载到内存中，并在内存中生成ID，可用号段在首次获取ID时加载，如当前号段使用达到一定比例时，系统会异步的去加载下一个可用号段，以此保证内存中始终有可用号段，以便在发号服务宕机后一段时间内还有可用ID。

原理图大致如下图：

Tinyid实现

Tinyid提供了两种调用方式：

一种基于Tinyid-server提供的http方式

另一种Tinyid-client客户端方式。

不管使用哪种方式调用，搭建Tinyid都必须提前建表tiny_id_info、tiny_id_token。

CREATE TABLE `tiny_id_info` (
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  `biz_type` varchar(63) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '业务类型，唯一',
  `begin_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '开始id，仅记录初始值，无其他含义。初始化时begin_id和max_id应相同',
  `max_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '当前最大id',
  `step` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '步长',
  `delta` int(11) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '每次id增量',
  `remainder` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '余数',
  `create_time` timestamp NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '创建时间',
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '更新时间',
  `version` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '版本号',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uniq_biz_type` (`biz_type`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT 'id信息表';

CREATE TABLE `tiny_id_token` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增id',
  `token` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'token',
  `biz_type` varchar(63) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '此token可访问的业务类型标识',
  `remark` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '备注',
  `create_time` timestamp NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '创建时间',
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT '2010-01-01 00:00:00' COMMENT '更新时间',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT 'token信息表';

INSERT INTO `tiny_id_info` 
(`id`, `biz_type`, `begin_id`, `max_id`, `step`, `delta`, `remainder`, `create_time`, `update_time`, `version`)
VALUES
    (1, 'test', 1, 1, 100000, 1, 0, '2018-07-21 23:52:58', '2018-07-22 23:19:27', 1);
 
INSERT INTO `tiny_id_info` 
(`id`, `biz_type`, `begin_id`, `max_id`, `step`, `delta`, `remainder`, `create_time`, `update_time`, `version`)
VALUES
    (2, 'test_odd', 1, 1, 100000, 2, 1, '2018-07-21 23:52:58', '2018-07-23 00:39:24', 3);

INSERT INTO `tiny_id_token` 
(`id`, `token`, `biz_type`, `remark`, `create_time`, `update_time`)
VALUES
    (1, '0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c', 'test', '1', '2017-12-14 16:36:46', '2017-12-14 16:36:48');
 
INSERT INTO `tiny_id_token` 
(`id`, `token`, `biz_type`, `remark`, `create_time`, `update_time`)
VALUES
    (2, '0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c', 'test_odd', '1', '2017-12-14 16:36:46', '2017-12-14 16:36:48');

tiny_id_info表是具体业务方号段信息数据表

max_id ：号段的最大值
step：步长，即为号段的长度
biz_type：业务类型

号段获取对max_id字段做一次update操作，update max_id= max_id + step，更新成功则说明新号段获取成功，新的号段范围是(max_id ,max_id +step]。

tiny_id_token是一个权限表，表示当前token可以操作哪些业务的号段信息。

1、Http方式

导入Tinyid源码：：https://github.com/didi/tinyid.git

修改tinyid-server中 \offline\application.properties 文件配置数据库，由于tinyid支持数据库多master模式，可以配置多个数据库信息。启动 TinyIdServerApplication 测试一下。

datasource.tinyid.primary.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
datasource.tinyid.primary.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/xin-master?autoReconnect=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF8
datasource.tinyid.primary.username=junkang
datasource.tinyid.primary.password=junkang
datasource.tinyid.primary.testOnBorrow=false
datasource.tinyid.primary.maxActive=10
 
datasource.tinyid.secondary.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
datasource.tinyid.secondary.url=jdbc:mysql://localhost:3306/db2?autoReconnect=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF8
datasource.tinyid.secondary.username=root
datasource.tinyid.secondary.password=123456
datasource.tinyid.secondary.testOnBorrow=false
datasource.tinyid.secondary.maxActive=10

tinyid内部一共提供了四个http接口来获取ID和号段。

package com.xiaoju.uemc.tinyid.server.controller;

/**
 * @author du_imba
 */
@RestController
@RequestMapping("/id/")
public class IdContronller {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IdContronller.class);
    @Autowired
    private IdGeneratorFactoryServer idGeneratorFactoryServer;
    @Autowired
    private SegmentIdService segmentIdService;
    @Autowired
    private TinyIdTokenService tinyIdTokenService;
    @Value("${batch.size.max}")
    private Integer batchSizeMax;

    @RequestMapping("nextId")
    public Response<List<Long>> nextId(String bizType, Integer batchSize, String token) {
        Response<List<Long>> response = new Response<>();
        try {
            IdGenerator idGenerator = idGeneratorFactoryServer.getIdGenerator(bizType);
            List<Long> ids = idGenerator.nextId(newBatchSize);
            response.setData(ids);
        } catch (Exception e) {
            response.setCode(ErrorCode.SYS_ERR.getCode());
            response.setMessage(e.getMessage());
            logger.error("nextId error", e);
        }
        return response;
    }



    @RequestMapping("nextIdSimple")
    public String nextIdSimple(String bizType, Integer batchSize, String token) {
        String response = "";
        try {
            IdGenerator idGenerator = idGeneratorFactoryServer.getIdGenerator(bizType);
            if (newBatchSize == 1) {
                Long id = idGenerator.nextId();
                response = id + "";
            } else {
                List<Long> idList = idGenerator.nextId(newBatchSize);
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                for (Long id : idList) {
                    sb.append(id).append(",");
                }
                response = sb.deleteCharAt(sb.length() - 1).toString();
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("nextIdSimple error", e);
        }
        return response;
    }

    @RequestMapping("nextSegmentId")
    public Response<SegmentId> nextSegmentId(String bizType, String token) {
        try {
            SegmentId segmentId = segmentIdService.getNextSegmentId(bizType);
            response.setData(segmentId);
        } catch (Exception e) {
            response.setCode(ErrorCode.SYS_ERR.getCode());
            response.setMessage(e.getMessage());
            logger.error("nextSegmentId error", e);
        }
        return response;
    }

    @RequestMapping("nextSegmentIdSimple")
    public String nextSegmentIdSimple(String bizType, String token) {
        String response = "";
        try {
            SegmentId segmentId = segmentIdService.getNextSegmentId(bizType);
            response = segmentId.getCurrentId() + "," + segmentId.getLoadingId() + "," + segmentId.getMaxId()
                    + "," + segmentId.getDelta() + "," + segmentId.getRemainder();
        } catch (Exception e) {
            logger.error("nextSegmentIdSimple error", e);
        }
        return response;
    }

}

nextId、nextIdSimple都是获取下一个ID
nextSegmentId、nextSegmentIdSimple是获取下一个可用号段

区别在于接口的返回格式。

nextId:
    'http://localhost:9999/tinyid/id/nextId?bizType=test&token=0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c'
response ：
{
    "data": [2],
    "code": 200,
    "message": ""
}
 
nextId Simple:
    'http://localhost:9999/tinyid/id/nextIdSimple?bizType=test&token=0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c'
response: 3

2、Tinyid-client客户端

如果不想通过http方式，Tinyid-client客户端也是一种不错的选择。

引用 tinyid-server包

<dependency>
    <groupId>com.xiaoju.uemc.tinyid</groupId>
    <artifactId>tinyid-client</artifactId>
    <version>${tinyid.version}</version>
</dependency>

启动 tinyid-server项目打包后得到 tinyid-server-0.1.0-SNAPSHOT.jar ，设置版本 ${tinyid.version}为0.1.0-SNAPSHOT。

在我们的项目 application.properties 中配置 tinyid-server服务的请求地址和用户身份token

tinyid.server=127.0.0.1:9999
tinyid.token=0f673adf80504e2eaa552f5d791b644c```

在Java代码调用TinyId也很简单，只需要一行代码。

// 根据业务类型 获取单个ID
Long id = TinyId.nextId("test");

// 根据业务类型 批量获取10个ID
List<Long> ids = TinyId.nextId("test", 10);

Tinyid整个项目的源码实现也是比较简单，像与数据库交互更直接用jdbcTemplate实现

    @Override
    public TinyIdInfo queryByBizType(String bizType) {
        String sql = "select id, biz_type, begin_id, max_id," +
                " step, delta, remainder, create_time, update_time, version" +
                " from tiny_id_info where biz_type = ?";
        List<TinyIdInfo> list = jdbcTemplate.query(sql, new Object[]{bizType}, new TinyIdInfoRowMapper());
        if(list == null || list.isEmpty()) {
            return null;
        }
        return list.get(0);
    }

总结

两种方式推荐使用Tinyid-client，这种方式ID为本地生成，号段长度(step)越长，支持的qps就越大，如果将号段设置足够大，则qps可达1000w+。而且tinyid-client 对 tinyid-server 访问变的低频，减轻了server端的压力。

靈熙雲

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