前言
之前,我们了解了很多分布式系统的理论,也去分析了常见的分布式系统的设计策略。那么有了这些的铺垫,我们今天,来聊一下,常见的一些分布式系统设计的实践。周末让大家,过了个儿童节,颓废的生活不能有,学习走起!
我们主要讨论几个通用性问题:
- 全局ID生成
- 哈希取模分配
- 路由表
- 一致性哈希
- 数据拆分
全局ID生成
我之前单独写了一篇文章,来介绍分布式系统环境中,系统唯一ID生成,有需要的,大家可以翻一下以前的文章。
首先呢,为何需要全局ID。在分布式系统环境中,由于使用了集群以及分布式应用形式,另外,数据库也存在着水平、垂直切分情况,必然需要有全局的ID,保证一致性。也满足CAP数据一致性要求。
分布式系统环境之前,单机时代,ID生成,往往通过以下几种方式:
Mysql 通过维护一张ID表
Oracle通过序列去生成ID
分布式系统环境中,数据库访问是高成本的操作,那么如何才能合理可用是大家需要了解的。
- UUID
UUID有以下几部分构成:
1) 当前日期和时间
2) 时钟序列
3) 全局唯一的IEEE机器识别号,如果有网卡,会从MAC地址获得,如果没有,则会以其他方式获得,感兴趣的同学,可以自己研究下
优点:API简单,易用
UUID.randomKey().toString()
缺点:占用空间大,可读性不强,字符串无法定制
2.ID 生成表模式
目前一般来说,对于业务量不高的系统,达不到分库分表的需求的,一般主键ID都是通过Mysql的自增ID生成。
CREATE TABLE litigation_case_info ( id bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键id', caseId varchar(30) NOT NULL COMMENT '案件申请唯一标识', courtCode varchar(30) NULL COMMENT '法院代码', courtName varchar(50) NULL COMMENT '法院名称', PRIMARY KEY (id) ) COMMENT = '诉讼险案件基本信息表';
- 从高可用角度考虑,需要调整自增初始值和步长,来让多台机器同时可以生成唯一的ID
优点:简单,易用
缺点:依赖mysql - Twitter 的 SnowFlake
github介绍,Snowflake is a network service for generating unique ID numbers at high scale with some simple guarantees.目前初始版本已被内部废弃使用,等待最新版本的开源。但是我们仍然可以学习,这么优秀的实现
地址:https://github.com/twitter-archive/snowflake
Snowflake生成64位的ID,包括:
1) 41位的时间序列
2) 10位的机器标识
3) 12位的计数顺序号
优点:高性能、低延迟、独立应用,时间有序
缺点:需要独立开发部署 - 结合缓存方案
采用缓存,提前缓存ID方式,高性能、低延迟,但是会造成,ID不连贯。
哈希取模分配
哈希是最常见的数据分布形式。实现方式是通过可以描述记录的业务id或者key,通过hash函数计算取余。余数则作为处理该数据的服务器索引编号
只需要通过计算,就可以映射数据和处理节点关系,问题在于,ID容易出现分布不均等情况
一致性哈希
一致性哈希算法,是一种分布式哈希(DHT)算法,主要解决了分布式哈希的单调性和分散性问题。
单调性,指的要对已经存在的内容能够正常映射,避免在节点增减过程中,无法命中,类似于上文说的哈希取模分配,如果几点不断增加,计算方式就会失去平衡。分散性,指的就是解决哈希取模分配的不平衡问题、
实现方式如下:
按照hash方法,将对应的key放入一个2^32空间内,首尾相连,形成一个环。
优点:可以任意动态添加、删除节点
路由表模式
路由表,是配置好一张表,按照权重,选择对应的存储路径。适合场景,有明确的路由目的与指向,比如抽奖后台。
对于抽奖后台的实现,可以采用路由表,按照抽奖权重,数据拆分,路由存储。
优点:简单明了
缺点:数据中央集权,存在单点风险。
数据拆分
如果能够找到一个合理的方式,去采用路由表模式,也会很好的解决数据问题,那么就出现了,数据拆分的形式。
举例说明:
Cobar,是alibaba开源的分布式数据库中间件,可以按照配置的路由规则,完成数据拆分。可以自定义拆分路由规则。具体内容,后续,我们会写代码详细说明
Sharding-jdbc,当当开源的分布式数据库中间件,也是完成对于数据的拆分、切片,具体内容,后续,我们会写代码详细说明
Mycat,分布式数据库中间件实现了分库分表,具体内容,后续,我们会写代码详细说明