分布式ID生成框架Leaf

Leaf是美团开源的分布式ID生成服务，支持号段模式和雪花算法模式，具有高可靠、低延迟、全局唯一等特点。以下是Leaf的详细介绍及使用示例。

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1. Leaf的核心特性

• 全局唯一性：生成的ID在分布式系统中全局唯一，避免冲突。
• 高可用性：支持双Buffer机制，即使数据库宕机，也能保证服务正常运行。
• 低延迟：在高并发场景下，QPS可达5W+，TP99在1ms内。
• 灵活切换：支持号段模式和雪花算法模式，可根据业务需求灵活选择。

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2. Leaf的两种模式

2.1 号段模式（Segment Mode）

• 原理：从数据库批量获取ID号段，缓存在内存中，减少对数据库的频繁访问。
• 优点：
  • 减少数据库压力，适合高并发场景。
  • 支持动态调整号段长度，适应流量变化。
• 缺点：
  • ID不够随机，可能泄露发号数量信息。
  • 依赖数据库，数据库宕机会影响服务。

使用步骤

1. 创建数据库表：

   CREATE TABLE `leaf_alloc` (
     `biz_tag` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '业务key',
     `max_id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '当前最大ID',
     `step` int(11) NOT NULL COMMENT '号段长度',
     `description` varchar(256) DEFAULT NULL COMMENT '描述',
     `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
     PRIMARY KEY (`biz_tag`)
   ) ENGINE=InnoDB;
   

2. 配置Leaf：
   在leaf.properties中配置数据库信息：

   leaf.segment.enable=true
   leaf.jdbc.url=jdbc:mysql://localhost:3306/leaf?useUnicode=true&characterEncoding=utf8
   leaf.jdbc.username=root
   leaf.jdbc.password=123456
   

3. 启动Leaf服务：
   访问http://localhost:8080/api/segment/get/{biz_tag}获取ID。

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2.2 雪花算法模式（Snowflake Mode）

• 原理：基于Twitter的Snowflake算法，生成64位的ID，包含时间戳、机器ID和序列号。
• 优点：
  • 完全分布式，不依赖数据库。
  • ID具有时间顺序，适合排序场景。
• 缺点：
  • 依赖Zookeeper生成机器ID，Zookeeper故障可能影响服务。

使用步骤

1. 配置Zookeeper：
   在leaf.properties中配置Zookeeper信息：

   leaf.snowflake.enable=true
   leaf.snowflake.zk.address=127.0.0.1
   leaf.snowflake.port=2181
   

2. 启动Leaf服务：
   访问http://localhost:8080/api/snowflake/get/{key}获取ID。

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3. Leaf的使用示例

3.1 号段模式示例

1. 初始化数据库：

   INSERT INTO `leaf_alloc` (`biz_tag`, `max_id`, `step`, `description`) 
   VALUES ('leaf-segment-test', 1, 1000, '测试号段模式');
   

2. 启动Leaf服务：

   mvn spring-boot:run
   

3. 获取ID：
   访问http://localhost:8080/api/segment/get/leaf-segment-test，返回生成的ID。

3.2 雪花算法模式示例

1. 启动Zookeeper：
   确保Zookeeper服务已启动。
2. 启动Leaf服务：

   mvn spring-boot:run
   

3. 获取ID：
   访问http://localhost:8080/api/snowflake/get/test，返回生成的ID。

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4. Leaf的优化与扩展

• 双Buffer机制：在号段模式中，Leaf采用双Buffer缓存号段，确保在高并发场景下服务的稳定性。
• 动态调整号段长度：根据流量变化动态调整号段长度，避免频繁访问数据库。
• 支持RPC调用：可以通过改造Leaf，支持Dubbo等RPC协议，提高ID获取性能。

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5. 总结

Leaf是一款功能强大、易于使用的分布式ID生成框架，支持号段模式和雪花算法模式，适用于高并发、高可用的业务场景。通过合理的配置和优化，Leaf可以满足大多数分布式系统的ID生成需求。

如果需要更详细的配置或源码，可以参考Leaf的GitHub仓库：Leaf GitHub。