Mysql全局ID生成方法

生产系统随着业务增长总会经历一个业务量由小变大的过程，可扩展性是考量数据库系统高可用性的一个重要指标;在单表/数据库数据量过大，更新量不断飙涨时，mysql dba往往会对业务系统提出sharding的方案。既然要sharding，那么不可避免的要讨论到sharding key问题，在有些业务系统中，必须保证sharding key全局唯一,比如存放商品的数据库等，那么如何生成全局唯一的id呢，下文将从dba的角度介绍几种常见的方案。

1、使用cas思想

什么是cas协议

memcached于1.2.4版本新增cas(check and set)协议类同于java并发的cas(compare and swap)原子操作，处理同一item被多个线程更改过程的并发问题

cas的基本原理

基本原理非常简单，一言以蔽之，就是“版本号”，每个存储的数据对象，都有一个版本号。

我们可以从下面的例子来理解：

不采用cas，则有如下的情景：

 •第一步，a取出数据对象x；
 •第二步，b取出数据对象x；
 •第三步，b修改数据对象x，并将其放入缓存；
 •第四步，a修改数据对象x，并将其放入缓存。

结论：第四步中会产生数据写入冲突。

采用cas协议，则是如下的情景。

 •第一步，a取出数据对象x，并获取到cas-id1；

•第二步，b取出数据对象x，并获取到cas-id2； 

•第三步，b修改数据对象x，在写入缓存前，检查cas-id与缓存空间中该数据的cas-id是否一致。结果是“一致”，就将修改后的带有cas-id2的x写入到缓存。

 •第四步，a修改数据对象y，在写入缓存前，检查cas-id与缓存空间中该数据的cas-id是否一致。结果是“不一致”，则拒绝写入，返回存储失败。

这样cas协议就用了“版本号”的思想，解决了冲突问题。（乐观锁概念）

其实这里并不是严格的cas，而是使用了比较交换原子操作的思想。

生成思路如下：每次生成全局id时，先从sequence表中获取当前的全局最大id。然后在获取的全局id上做加1操作，加1后的值更新到数据库，如加1后的值为203,表名是users，数据表结构如下：

create table `sequence` (
  `name` varchar(30) not null comment '分表的表名',
  `gid` bigint(20) not null comment '最大全局id',
  primary key (`name`)
) engine=innodb 

sql语句

update sequence set gid = 203 where name = 'users' and gid < 203; 

sql语句的 and gid < 203 是为了保证并发环境下gid的值只增不减。

如果update语句的影响记录条数为0说明，已经有其他进程提前生成了203这个值，并写入了数据库。需要重复以上步骤从新生成。

代码实现如下：

//$name 表名
function next_id_db($name){
  //获取数据库全局sequence对象
  $seq_dao = wk_sequence_dao_sequence::getinstance();
  $threshold = 100; //最大尝试次数
  for($i = 0; $i < $threshold; $i++){
    $last_id = $seq_dao->get_seq_id($name);//从数据库获取全局id
    $id = $last_id +1;
    $ret = $seq_dao->set_seq_id($name, $id);
    if($ret){
      return $id;
      break;
    }
  }
  return false;
}

2、使用全局锁

在进行并发编程时，一般都会使用锁机制。其实，全局id的生成也是解决并发问题。

生成思路如下：

在使用redis的setnx方法和memcace的add方法时，如果指定的key已经存在，则返回false。利用这个特性，实现全局锁

每次生成全局id前，先检测指定的key是否存在，如果不存在则使用redis的incr方法或者memcache的increment进行加1操作。这两个方法的返回值是加1后的值，如果存在，则程序进入循环等待状态。循环过程中不断检测key是否还存在，如果key不存在就执行上面的操作。

代码如下：

//使用redis实现
//$name 为 逻辑表名
function next_id_redis($name){
  $redis = wk_redis_util::getredis();//获取redis对象
  $seq_dao = wk_sequence_dao_sequence::getinstance();//获取存储全局id数据表对象
  if(!is_object($redis)){
    throw new exception("fail to create redis object");
  }
  $max_times = 10; //最大执行次数 避免redis不可用的时候 进入死循环
  while(1){
    $i++;
    //检测key是否存在，相当于检测锁是否存在
    $ret = $redis->setnx("sequence_{$name}_flag",time());
    if($ret){
      break;
    }
    if($i > $max_times){
      break;
    }
    $time = $redis->get("sequence_{$name}_flag");
    if(is_numeric($time) && time() - $time > 1){//如果循环等待时间大于1秒，则不再等待。
      break;
    }
  }
  $id = $redis->incr("sequence_{$name}");
  //如果操作失败，则从sequence表中获取全局id并加载到redis
  if (intval($id) === 1 or $id === false) {
    $last_id = $seq_dao->get_seq_id($name);//从数据库获取全局id
    if(!is_numeric($last_id)){
      throw new exception("fail to get id from db");
    }
    $ret = $redis->set("sequence_{$name}",$last_id);
    if($ret == false){
      throw new exception("fail to set redis key [ sequence_{$name} ]");
    }
    $id = $redis->incr("sequence_{$name}");
    if(!is_numeric($id)){
      throw new exception("fail to incr redis key [ sequence_{$name} ]");
    }
  }
  $seq_dao->set_seq_id($name, $id);//把生成的全局id写入数据表sequence
  $redis->delete("sequence_{$name}_flag");//删除key，相当于释放锁
  $db = null;
  return $id;
} 

3、redis和db结合

使用redis直接操作内存，可能性能会好些。但是如果redis死掉后，如何处理呢？把以上两种方案结合，提供更好的稳定性。
代码如下：

function next_id($name){
  try{
    return $this->next_id_redis($name);
  }
  catch(exception $e){
    return $this->next_id_db($name);
  }
} 

4、flicker的解决方案

因为mysql本身支持auto_increment操作，很自然地，我们会想到借助这个特性来实现这个功能。flicker在解决全局id生成方案里就采用了mysql自增长id的机制（auto_increment + replace into + myisam）。一个生成64位id方案具体就是这样的：
先创建单独的数据库(eg:ticket)，然后创建一个表：

create table tickets64 (
      id bigint(20) unsigned not null auto_increment,
      stub char(1) not null default '',
      primary key (id),
      unique key stub (stub)
  ) engine=myisam 

当我们插入记录后，执行select * from tickets64，查询结果就是这样的：

+-------------------+------+
| id                | stub |
+-------------------+------+
| 72157623227190423 |    a |
+-------------------+------+

在我们的应用端需要做下面这两个操作，在一个事务会话里提交：

replace into tickets64 (stub) values ('a');
select last_insert_id(); 

这样我们就能拿到不断增长且不重复的id了。
到上面为止，我们只是在单台数据库上生成id，从高可用角度考虑，
接下来就要解决单点故障问题：flicker启用了两台数据库服务器来生成id，
通过区分auto_increment的起始值和步长来生成奇偶数的id。

ticketserver1:
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 1
ticketserver2:
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 2 

最后，在客户端只需要通过轮询方式取id就可以了。

 •优点：充分借助数据库的自增id机制，提供高可靠性，生成的id有序。

 •缺点：占用两个独立的mysql实例，有些浪费资源，成本较高。

以上内容是小编给大家分享的mysql全局id生成方法，希望大家喜欢。