有童鞋留言，CAS還有其他應(yīng)有場(chǎng)景嗎？

場(chǎng)景很多，今天分享一個(gè)巧用CAS實(shí)現(xiàn)分布式全局唯一ID生成的場(chǎng)景。

如何快速生成全局唯一ID？

可以借助DB自增鍵(auto inc id)，插入一條記錄，生成一個(gè)ID：

這個(gè)方案復(fù)用了數(shù)據(jù)庫(kù)的特性，其優(yōu)點(diǎn)為：

• 無(wú)需寫(xiě)額外代碼；
• 全局唯一；
• 絕對(duì)遞增；
• 遞增ID的步長(zhǎng)確定；

業(yè)務(wù)早期“并發(fā)量小”，追求“快速實(shí)現(xiàn)”，這么玩沒(méi)問(wèn)題。

這種方案有什么缺點(diǎn)？

• 數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄數(shù)較多；
• 生成ID的性能，取決于數(shù)據(jù)庫(kù)插入性能；
• 并發(fā)量大了，數(shù)據(jù)庫(kù)扛不?。?/li>

可以怎么優(yōu)化？

• DB只保留max-id一條記錄；
• 增加一層服務(wù)，采用批量生成的方式降低數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)壓力，提升整體性能；

更具體的操作如下：

步驟一，id-s服務(wù)首先拉取當(dāng)前的max-id。

select max_id from T;

步驟二，批量獲取一批ID，放到id-s內(nèi)存里，并將max-id寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

update T set max_id=200;

如上圖所示，id-s拿到了[100, 200]這一批ID，上游在獲取ID時(shí)，不用每次都插入數(shù)據(jù)庫(kù)，而是分配完100個(gè)ID后，再修改max-id的值，這樣分配ID的整體性能就增加了100倍。

這種方案還有什么缺點(diǎn)？

服務(wù)沒(méi)有做HA，無(wú)法保證高可用。需要冗余服務(wù)，做集群保證高可用。

冗余服務(wù)可能帶來(lái)什么新的問(wèn)題？

和高并發(fā)庫(kù)存扣減出現(xiàn)的問(wèn)題類(lèi)似，冗余了服務(wù)后，多個(gè)服務(wù)在啟動(dòng)過(guò)程中，進(jìn)行ID批量申請(qǐng)時(shí)，可能由于并發(fā)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

select max_id from T;

步驟一：兩個(gè)id-s同時(shí)拿到了max-id為100；

update T set max_id=200;

步驟二：兩個(gè)id-s同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的max-id進(jìn)行寫(xiě)回；

寫(xiě)回max-id成功后，這兩個(gè)id-s都以為自己拿到了[100,200]這一批ID，導(dǎo)致集群會(huì)生成重復(fù)的ID。

導(dǎo)致bug的原因在哪里？

是并發(fā)寫(xiě)回時(shí)，沒(méi)有對(duì)max-id的初始值進(jìn)行比對(duì)：

• id-s1寫(xiě)回max-id=200成功的條件是，max-id必須等于100；
• id-s2寫(xiě)回max-id=200成功的條件是，max-id也必須等于100；

而實(shí)際情況是：

• id-s1寫(xiě)回時(shí)，max-id是100，理應(yīng)寫(xiě)回成功；
• id-s2寫(xiě)回時(shí)，max-id已經(jīng)被改成了200，不應(yīng)該寫(xiě)回成功；

如何巧用CAS修復(fù)？

在寫(xiě)回時(shí)對(duì)max-id的初始條件進(jìn)行比對(duì)，就能避免數(shù)據(jù)的不一致，寫(xiě)回SQL由：

update T set max_id=200;

升級(jí)為：

update T set max_id=200
where max_id=100;

升級(jí)之后，s1和s2只會(huì)有一個(gè)成功。另一個(gè)失敗之后，重新查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)得到新的max-id為200，再次申請(qǐng)[200,300]的ID，就能夠成功。

CAS優(yōu)化方案的優(yōu)點(diǎn)是：

• 能夠通過(guò)水平擴(kuò)展的方式，達(dá)到分布式ID生成服務(wù)的無(wú)限性能；
• 方案簡(jiǎn)潔性；
• 保證不會(huì)生成重復(fù)的ID；

知其然，知其所以然。

思路比結(jié)論更重要。