【SpringCloud微服务项目实战-mall4cloud项目(5)】——mall4cloud-leaf

分布式id介绍

分布式ID（Distributed ID）是在分布式计算环境中生成的唯一标识符或标识号。在分布式系统中，通常需要唯一标识不同的实体或数据，以确保数据的一致性、唯一性和跟踪性。分布式ID的生成可以避免多个节点或服务生成相同的标识符，从而避免数据冲突和不一致性。

分布式ID的好处包括：

唯一性：分布式ID是全局唯一的，无论在系统中的哪个节点生成，都不会与其他节点的ID冲突。
数据一致性：分布式ID可用于唯一标识数据库中的记录，确保不同节点的数据操作不会导致冲突或数据不一致性。
分布式系统中的跟踪：通过在分布式系统中的操作和事件中使用唯一ID，可以轻松跟踪和审计系统中发生的事情，有助于故障排除和性能分析。
降低数据库压力：分布式ID生成可以减少对数据库的写入压力，因为不需要立即查询数据库以获取唯一ID。这有助于提高性能。
去中心化：使用分布式ID生成服务，而不是依赖于中心化的ID生成器，有助于降低单点故障的风险。
提高性能：分布式ID生成服务通常经过优化，可以提供高性能的ID生成，适用于高吞吐量的应用程序。通过使用Leaf服务生成唯一ID，可以减少对数据库的写入请求，因为不再需要插入数据后立即查询以获取生成的ID。

美团Leaf的实现方式可以基于Twitter Snowflake算法，它的主要组成部分包括：

时间戳：Leaf服务使用时间戳来确保生成的ID在一定时间内是唯一的。时间戳通常占据了ID的高位，以确保生成的ID是递增的。
数据中心ID：数据中心ID是一个数字，用于标识不同的数据中心。在大型分布式系统中，可能存在多个数据中心，每个数据中心中的节点需要具有唯一的数据中心ID。这有助于确保生成的ID不会与其他数据中心中的ID冲突。通常，数据中心ID是分配给数据中心的唯一标识符，如数字1、2、3等。
机器节点ID：机器节点ID用于在同一数据中心内标识不同的节点或服务器。每个节点都应具有唯一的机器节点ID，以防止在同一数据中心内的不同节点生成ID时出现冲突。通常，机器节点ID是分配给机器或节点的唯一标识符
序列号：序列号部分用于解决同一毫秒内的ID冲突。当在同一毫秒内多次请求ID时，序列号递增以确保ID的唯一性。

也可以基于数据库方式生成，项目中使用的是该方式：

具体代码及使用

项目中的生成id模式

在本项目中，使用的是Leaf-segment号段模式，该模式是对直接用数据库自增ID充当分布式ID的一种优化，减少对数据库的频率操作。相当于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。

由于号段模式依赖于数据库表，我们先看一下相关的数据库表：

biz_tag：针对不同业务需求，用biz_tag字段来隔离，如果以后需要扩容时，只需对biz_tag分库分表即可
max_id：当前业务号段的最大值，用于计算下一个号段
step：步长，也就是每次获取ID的数量
random_step: 每次getid时随机增加的长度
之后在nacos的配置，只需连接数据库即可。

具体代码

在代码中，leaf作为一个独立的服务，获取id时都是通过fegin调用的。所以主要代码如下：

@FeignClient(value = "mall4cloud-leaf",contextId ="segment")
public interface SegmentFeignClient {
    
    

	/**
	 * 获取id
	 * @param key
	 * @return
	 */
	@GetMapping(value = FeignInsideAuthConfig.FEIGN_INSIDE_URL_PREFIX + "/insider/segment")
	ServerResponseEntity<Long> getSegmentId(@RequestParam("key") String key);


}

@RestController
public class SegmentFeignController implements SegmentFeignClient {
    
    

	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SegmentFeignController.class);


	@Autowired
	private SegmentService segmentService;

	@Override
	public ServerResponseEntity<Long> getSegmentId(String key) {
    
    
		//通过不同服务的key获取分布式id
		return ServerResponseEntity.success(get(key, segmentService.getId(key)));
	}


	private Long get(String key, Result id) {
    
    
		Result result;
		if (key == null || key.isEmpty()) {
    
    
			throw new NoKeyException();
		}
		result = id;
		if (Objects.equals(result.getStatus(), Status.EXCEPTION)) {
    
    
			throw new LeafServerException(result.toString());
		}
		return result.getId();
	}
}

封装的fegin方法中，主要就是通过key去获取id，这个key就是表中的biz_tag。下面看一下leaf的具体代码。

@Override
public Result get(final String key) {
    
    
    // 检查初始化是否成功
    if (!initOk) {
    
    
        // 如果初始化失败，返回异常结果
        return new Result(EXCEPTION_ID_IDCACHE_INIT_FALSE, Status.EXCEPTION);
    }
    
    // 从缓存中获取名为 'key' 的SegmentBuffer对象
    SegmentBuffer buffer = cache.get(key);
    
    if (buffer != null) {
    
    
        // 如果找到了缓存中的SegmentBuffer
        if (buffer.isInitOk()) {
    
    
            // 检查SegmentBuffer是否已成功初始化

            synchronized (buffer) {
    
    
                // 同步块，确保线程安全

                if (buffer.isInitOk()) {
    
    
                    // 再次检查SegmentBuffer是否已成功初始化
                    try {
    
    
                        // 尝试从数据库中更新SegmentBuffer
                        updateSegmentFromDb(key, buffer.getCurrent());
                        logger.info("Init buffer. Update leafkey {} {} from db", key, buffer.getCurrent());
                        // 更新成功后，将SegmentBuffer的初始化标志设置为true
                        buffer.setInitOk(true);
                    }
                    catch (Exception e) {
    
    
                        // 如果更新出现异常，记录警告日志
                        logger.warn("Init buffer {} exception", buffer.getCurrent(), e);
                    }
                }
            }
        }
        // 从SegmentBuffer中获取ID并返回
        return getIdFromSegmentBuffer(cache.get(key));
    }
    
    // 如果未找到名为 'key' 的SegmentBuffer，返回异常结果
    return new Result(EXCEPTION_ID_KEY_NOT_EXISTS, Status.EXCEPTION);
}

这段代码来自类SegmentIDGenImpl，后面我们加一篇对于leaf的源码分析文章。

分布式id生成使用

我们请求一个注册用户的接口，之后通过fegin调用leaf接口产生用户id。

可以看到，产生的id是106806。
之后向下请求，它产生的id是上一个id增加（1~10）之间的随机数产生的数字，和数据表中的random_step字段对应。