DB数据变更缓存分布式更新的zk分布式锁解决方案

该博客介绍了如何利用Zookeeper实现分布式锁来解决KafkaConsumer在消费DB数据变更消息时的并发问题。当DB数据发生变化,消息被推送到Kafka主题,由消费线程进行处理,包括根据消息类型处理信息,根据主键从DB获取数据,使用分布式锁防止多应用并发更新,比较DB数据与缓存版本,更新或初始化分布式缓存,并通过MQ广播更新本地JVM缓存。整个流程确保了数据一致性与高可用性。

DB数据变更缓存分布式更新的zk分布式锁解决方案
KafkaConsumer kafak消费线程,DB数据变更后,将消息推送到kafka topic,由消费线程进行消费
属性
 1、ConsumerConnector 封装客户端连接,通过Consumer.createJavaConsumerConnector进行创建
 2、ConsumerConfig 消费者配置类,构造函数通过Properties props入参传入
    zookeeper.connect zk连接地址
    group.id 消费者组
    zookeeper.session.timeout.ms 心跳间隔时间
    zookeeper.sync.time.ms zk集群leader和follower之间同步时间
    auto.commit.interval.ms 自动提交的间隔时间
 3、KafkaStream 流,代表一个无限的、不断更新的数据集,一个流就是有一个有序的可重放的、支持故障
  转移的不可变数据记录序列,其中每个数据记录被定义为键值对。
 4、KafkaMessageProcessor 消息处理线程,从kafkaStream 中迭代获取message
   1、根据消息变更类型进行信息变更消息处理 
   2、一般传递业务变更表主键,根据主键从DB获取信息。组装缓存维度数据
   3、通过分布式锁防止多应用并发消费覆盖
   4、缓存内容增加时间戳,比较当前DB查询数据是否比缓存已有数据的时间版本新旧
   5、如果更新或缓存空,保存分布式缓存内容,通过mq广播消息变更jvm本地缓存
   6、释放分布式锁

<think>嗯,用户让我介绍分布式ID生成方案。我需要先理清楚分布式ID生成的基本概念和常见方法。首先,分布式系统中生成唯一ID的挑战是什么?传统的自增ID在单机数据库中可以保证唯一,但在分布式环境下,多节点同时生成ID时会有冲突的可能,所以需要一种分布式解决方案。 接下来,常见的方案有哪些呢?我记得有UUID、数据库自增、Snowflake算法、Redis生成,还有像Leaf这样的开源项目。需要逐一分析它们的优缺点。比如UUID虽然简单,但过长且无序,可能影响数据库索引效率。数据库自增需要维护一个中央数据库,可能成为单点故障,性能也有瓶颈。Snowflake算法利用时间戳、机器ID和序列号,生成有序的ID,但机器ID的分配和管理需要额外处理。 然后,用户可能需要了解每个方案的具体实现细节。比如Snowflake的结构,时间戳占多少位,机器ID如何分配,序列号的作用是什么。还有可能遇到的问题,比如时钟回拨对Snowflake的影响,以及如何解决这个问题,比如使用NTP同步或者预留位处理。 另外,用户可能关心不同方案的优缺点比较,以及适用场景。比如高并发下哪种方案更合适,是否需要趋势递增的特性,对存储空间的要求等等。可能需要举例说明,比如订单ID、日志跟踪等不同场景下的选择。 还要注意用户可能对某些技术细节不太清楚,需要用通俗易懂的语言解释,避免使用过多专业术语。同时,结构要清晰,分点说明,方便用户理解。比如分方案介绍,每个方案的结构、流程、优缺点,最后总结对比。 最后,是否需要提到一些新的方案或者变种,比如改进版的Snowflake,或者结合数据库缓存方案,如Leaf-segment和Leaf-snowflake。可能还要提到第三方服务如美团的Leaf,百度的UidGenerator,避免重复造轮子。 需要检查是否符合用户给的系统级指令,比如数学公式是否正确用$包裹,独立公式用$$,中文回答,结构清晰。同时确保LaTeX语法正确,比如时间戳、机器ID和序列号的位数表示是否正确,使用等宽字体或者代码块显示可能更好,但用户要求用LaTeX的话,需要用数学公式格式。 总结思考步骤:先介绍分布式ID的需求和挑战,再分点讲解各方案的结构、流程、优缺点,最后对比总结,给出选型建议。确保每个部分都符合用户的格式要求,正确使用LaTeX,结构清晰。</think>以下是分布式ID生成方案的详细介绍,按常见方案分类说明: ### 一、需求背景 在分布式系统中,需要满足: 1. 全局唯一性 2. 趋势递增(利于数据库索引) 3. 高可用(QPS 10万+) 4. 可控制暴露信息(如避免连续数字暴露订单量) ### 二、常见方案对比 | 方案 | 优点 | 缺点 | |--------------------|-----------------------------|-----------------------------| | UUID | 简单、无中心化 | 无序、存储空间大(36字符) | | 数据库自增 | 绝对有序、易实现 | 存在单点故障风险、扩展性差 | | Snowflake | 高性能、可排序 | 依赖时钟、需管理机器ID | | Redis生成 | 高性能、可定制 | 依赖额外组件、维护成本高 | | Leaf-segment | 缓冲优化、高可用 | 需维护DB、存在号码段浪费 | ### 三、核心方案详解 #### 1. UUID $$ UUID示例:550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000 $$ - 生成方式:标准RFC规范生成128位数字 - 缺点:无序性导致索引效率下降(B+树分裂) #### 2. 数据库自增 ```sql CREATE TABLE id_generator ( id int NOT NULL AUTO_INCREMENT, stub char(1) NOT NULL DEFAULT '', PRIMARY KEY (id), UNIQUE KEY stub (stub) ) ``` - 通过REPLACE INTO获取ID - 改进方案:多实例设置不同步长 $$ ID = n \times k + m $$ (n为实例数,k为步长,m为实例偏移量) #### 3. Snowflake算法 $$ ID = 时间戳 \times 2^{22} + 机器ID \times 2^{12} + 序列号 $$ - 位分配(64位): - 时间戳:41位(约69年) - 机器ID:10位(1024节点) - 序列号:12位(4096/ms) - 时钟回拨解决方案: - 物理时钟+逻辑时钟混合 - 故障时切换备用ID生成器 #### 4. Leaf方案(美团) **4.1 Leaf-segment** ```plantuml 客户端 -> Proxy: 获取ID段 Proxy -> DB: 更新max_id DB -> Proxy: 返回新号段 Proxy -> 客户端: 分配号段 ``` - 双Buffer优化:提前加载下一个号段 **4.2 Leaf-snowflake** - 改进点: - 使用ZK分配workerID - 时钟同步校验 - 异常时降级为号段模式 ### 四、选型建议 | 场景 | 推荐方案 | |----------------------|---------------------| | 中小型系统 | 改进版数据库自增 | | 高并发互联网业务 | Snowflake/Leaf | | 非结构化数据标识 | UUIDv4 | | 高可用性要求 | Redis集群+ Lua脚本 | ### 五、特殊场景处理 1. **环形缓冲区**:提前生成ID池应对突发流量 2. **业务标识嵌入**: $$ ID = 业务码 \times 10^n + 分布式ID $$ 3. **跨机房方案**:在机器ID中分配3位机房标识 ### 六、性能指标参考 - Snowflake单机吞吐量:约400万ID/秒 - Leaf-segment性能:1.2万QPS(号段长度1000) - Redis集群:可达10万+ QPS 建议根据实际业务规模选择方案,大型系统推荐优先考虑Snowflake及其改进方案
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