【实战场景一】设计一个分布式环境下全局唯一的信号器

前面，我们罗列了一些面试时可能会到的一些技术上的问题。但都是基于理论，也就是外面所说的八股文。应付一些基础的或者中级的开发岗位来说，是没什么问题的，但如果想拿高薪，或者升职的话，仅靠八股文是仅仅不够的，所以今天就开始进行场景实战，以此来提升大家的内功。

如何设计一个分布式环境下全局唯一的信号器

今天，叶秋面试到最后环节，一位美女面试官问了一个分布式的基础实战问题：如果让你去设计一个分布式环境下的全局唯一的信号器，你会怎么设计？

这里先说下本人的思路，完整的正确答案放到后面。

我刚听到这个问题第一反应就是：

1. 使用UUID

优点：全球唯一，如果后续有项目迁移或者数据合并之类的，就完全不用担心数据冲突问题

缺点：使用字符串存储，会消耗一定量的存储空间，如果数据比较大，会很耗性能。

2. 使用数据库自增的id

优点：它的优点就是UUID的缺点，简单且节省空间和性能

缺点：它的缺点就是UUID的优点，数据库自增的id是仅限于单库，如果后续数据合并冲突问题会很令人头疼。可以说，它和UUID的优缺点刚好相反。

3. 使用雪花算法生成的ID

优点：它是个long型ID，灵活方便，不担心数据冲突的问题

缺点：这个没说上来，是叶秋考虑不周了。（一般分布式项目中使用的都是雪花算法，倒是没考虑到它的缺点）。

这边说了一些通用对方法，但实际上还要考虑到具体的场景和产品需求来确定采用哪一种方法。

只见那个美女面试官，微笑着点了点头说，整体来看，说的还是不错，但还是少了一种常用的方法，然后巴拉巴拉了一堆，最后总结如下：

1. UUID

利用程序生成的ID，一般来说全球唯一。

优点:

1. 简单，代码方便，且生成ID性能非常好，基本不会有性能问题。
2. 全球唯一，在遇见数据迁移，系统数据合并，或者数据库变更等情况下，可以从容应对。

缺点:

1. 没有排序，无法保证趋势递增。
2. UUID往往是使用字符串存储，查询的效率比较低。
3. 存储空间比较大，如果是海量数据库，就需要考虑存储量的问题。
4. 传输数据量大
5. 不可读。

是叶秋菜鸡了，自以为回答的很不错了，结果还是漏说了许多，看来还得加强学习。基础不牢固。

2. 数据库自增长序列或字段

最常见的方式。利用数据库，当前数据库唯一。

优点:

1. 简单，代码方便，性能可以接受。
2. 数字ID天然排序，对分页或者需要排序的结果很有帮助。

缺点:

1. 不同数据库语法和实现不同，数据库迁移的时候或多数据库版本支持的时候需要处理。
2. 在单个数据库或读写分离或一主多从的情况下，只有一个主库可以生成。有单点故障的风险。
3. 如果遇见多个系统需要合并或者涉及到数据迁移会相当痛苦。
4. 分表分库的时候会有麻烦。

优化方案:

针对主库单点，如果有多个Master库，则每个Master库设置的起始数字不一样，步长一样，可以是Master的个数。比如：
Master1 生成的是 1，4，7，10，Master2生成的是2,5,8,11 Master3 生成的是 3,6,9,12。这样就可以有效生成集群中的唯一ID，也可以大大降低ID生成数据库操作的负载。

汗，真是汗颜，看到这个优化方案，真是醍醐灌顶啊，竟然连这个也没想到，顿感对不起当前拿的工资了。是安逸太久了，不说了，这次要真去面试了。

3. snowflake算法

snowflake 是 twitter 开源的分布式ID生成算法，其核心思想为，一个long型的ID:

优点:

1. 不依赖于数据库，灵活方便，且性能优于数据库。
2. ID按照时间在单机上是递增的。

缺点:

1. 在单机上是递增的，但是由于涉及到分布式环境，每台机器上的时钟不可能完全同步，也许有时候也会出现不是全局递增的情况。

4 Redis生成ID

我们可以通过Redis生成全局唯一的ID。用Redis的原子操作 INCR和INCRBY来实现。

可以使用Redis集群来获取更高的吞吐量。假如一个集群中有5台Redis。可以初始化每台Redis的值分别是1,2,3,4,5，然后步长都是5。各个Redis生成的ID为:

A:1,6,11,16,21
B:2,7,12,17,22
C:3,8,13,18,23
D:4,9,14,19,24
E:5,10,15,20,25

优点:

1. 不依赖于数据库，灵活方便，且性能优于数据库。
2. 数字ID天然排序，对分页或者需要排序的结果很有帮助。

缺点:

1. 如果系统中没有Redis，还需要引入新的组件，增加系统复杂度。
2. 需要编码和配置的工作量比较大。