基于redis的分布式ID生成器

项目地址

https://github.com/hengyunabc/redis-id-generator

基于redis的分布式ID生成器。

准备

首先，要知道redis的EVAL，EVALSHA命令：

http://redis.readthedocs.org/en/latest/script/eval.html

http://redis.readthedocs.org/en/latest/script/evalsha.html

原理

利用redis的lua脚本执行功能，在每个节点上通过lua脚本生成唯一ID。
生成的ID是64位的：

• 使用41 bit来存放时间，精确到毫秒，可以使用41年。
• 使用12 bit来存放逻辑分片ID，最大分片ID是4095
• 使用10 bit来存放自增长ID，意味着每个节点，每毫秒最多可以生成1024个ID

比如GTM时间 Fri Mar 13 10:00:00 CST 2015 ，它的距1970年的毫秒数是 1426212000000，假定分片ID是53，自增长序列是4，则生成的ID是：

5981966696448054276 = 1426212000000 << 22 + 53 << 10 + 4

redis提供了TIME命令，可以取得redis服务器上的秒数和微秒数。因些lua脚本返回的是一个四元组。

second, microSecond, partition, seq

客户端要自己处理，生成最终ID。

((second * 1000 + microSecond / 1000) << (12 + 10)) + (shardId << 10) + seq;

集群实现原理

假定集群里有3个节点，则节点1返回的seq是：

0, 3, 6, 9, 12 ...

节点2返回的seq是

1, 4, 7, 10, 13 ...

节点3返回的seq是

2, 5, 8, 11, 14 ...

这样每个节点返回的数据都是唯一的。

单个节点部署

下载redis-script-node1.lua，并把它load到redis上。

cd redis-directory/
wget https://raw.githubusercontent.com/hengyunabc/redis-id-generator/master/redis-script-node1.lua
./redis-cli script load "$(cat redis-script-node1.lua)" 

获取lua脚本的sha1值，可能是：

fce3758b2e0af6cbf8fea4d42b379cd0dc374418

在代码里，通过EVALSHA命令，传递这个sha1值，就可以得到生成的ID。

比如，通过命令行执行：

./redis-cli EVALSHA fce3758b2e0af6cbf8fea4d42b379cd0dc374418 2 test 123456789

结果可能是：

1) (integer) 1426238286
2) (integer) 130532
3) (integer) 277
4) (integer) 4

集群部署

假定集群是3个节点，则分别对三个节点执行：

./redis-cli -host node1 -p 6379 script load "$(cat redis-script-node1.lua)" 
./redis-cli -host node2 -p 7379 script load "$(cat redis-script-node2.lua)" 
./redis-cli -host node3 -p 8379 script load "$(cat redis-script-node3.lua)" 

性能

redis默认配置。

单节点，单线程：
time:0:00:00.959
speed:10427.52867570386
单节点，20线程：
time:0:00:06.710
speed:29806.259314456034

结论：
- 单节点，qps约3w
- 可以线性扩展，3个结点足以满足绝大部分的应用

java客户端封装

在redis-id-generator-java目录下，有example和benchmark代码。

在调用时，要传入两个参数
- tag，即为哪一类服务生成ID
- shardId，即分片由哪个ID生成，比如一个用户的订单，则分片ID应该由userId来生成

public class Example {

    public static void main(String[] args) {
        String tab = "order";
        long userId = 123456789;

        IdGenerator idGenerator = IdGenerator.builder()
                .addHost("127.0.0.1", 6379, "fce3758b2e0af6cbf8fea4d42b379cd0dc374418")
//              .addHost("127.0.0.1", 7379, "1abc55928f37176cb934fc7a65069bf32282d817")
//              .addHost("127.0.0.1", 8379, "b056d20feb3f89483b10c81027440cbf6920f74f")
                .build();

        long id = idGenerator.next(tab, userId);

        System.out.println("id:" + id);
        List<Long> result = IdGenerator.parseId(id);

        System.out.println("miliSeconds:" + result.get(0) + ", partition:"
                + result.get(1) + ", seq:" + result.get(2));
    }
}

多语言客户端

只要支持redis evalsha命令就可以了。

其它

之前写的一个blog：分片(Sharding)的全局ID生成