为什么建议使用递增的业务ID
什么是递增的业务ID
1. 什么是业务ID定义
业务ID是一个唯一标识符，用于在系统中标识一个特定的业务实体。
业务ID标识的业务实体可能是一个订单、一个账户、一个病历，或者一个课程。
业务ID是我们理解、管理和操作业务实体的关键。通过业务ID，我们可以查询、更新和删除业务实体，也可以跟踪业务实体的状态和历史。
2. 什么是递增的业务ID
递增的业务ID是一种常见的ID生成策略。它的基本思想是，每当创建一个新的业务实体时，就在上一个ID的基础上加一（也可以是加一定的数值），生成一个新的ID。这样，我们就可以得到一个唯一且递增的ID序列，用于标识和管理业务实体。递增的业务ID简单易用，且有许多优点，因此在许多系统中都得到了广泛的应用。
3. 递增的概念
递增的概念主要有以下几种：
- 连续递增：连续递增通常用于描述函数的性质。如果一个函数在某个区间内，随着自变量的增加，函数值也在增加，那么我们就说这个函数在这个区间内是连续递增的。例如，函数𝑓(𝑥)=𝑥2f(x)=x2在区间[0,+∞)[0,+∞)内是连续递增的。
- 单调递增：单调递增是指一个序列，如果对于任意的𝑖<𝑗i<j，都有𝑥𝑖≤𝑥𝑗xi≤xj，那么我们就说这个序列是单调递增的。注意，单调递增允许序列中的元素相等。例如，序列1,2,2,31,2,2,3就是单调递增的。
- 严格递增：严格递增是指一个序列，如果对于任意的𝑖<𝑗i<j，都有𝑥𝑖<𝑥𝑗xi<xj，那么我们就说这个序列是严格递增的。注意，严格递增不允许序列中的元素相等。例如，序列1,2,31,2,3就是严格递增的。
为什么要使用递增的业务ID
1. 易于管理和跟踪
使用递增的业务ID可以使得数据管理和跟踪变得更加容易。这主要体现在以下两个方面：
- 顺序性：递增的业务ID具有明显的顺序性，这使得数据的管理和跟踪变得更加直观。例如，我们可以通过简单的比较业务ID的大小，就能够知道哪些业务是先发生的，哪些业务是后发生的。
- 便于查找和排序：由于递增的业务ID具有顺序性，因此在进行数据查找和排序时，可以利用这一特性来提高效率。例如，我们可以使用二分查找算法来快速定位到特定的业务ID，或者使用基于比较的排序算法来对业务ID进行排序。
2. 有助于数据库性能优化
使用递增的业务ID还可以帮助优化数据库的性能。这主要体现在以下两个方面：
- 数据索引优化：在数据库中，通常会对业务ID这种经常被查询的字段建立索引，以提高查询效率。而对于递增的业务ID，由于其具有顺序性，因此在建立索引时，可以使用B树或者B+树这种基于比较的数据结构，从而使得索引的查找效率更高。
- 查询效率提升：由于递增的业务ID具有顺序性，因此在进行范围查询时，可以直接通过比较业务ID的大小来确定查询范围，从而提高查询效率。
3. 业务的连续性
使用递增的业务ID还可以帮助保持业务的连续性。这主要体现在以下两个方面：
- 易于理解和预测：由于递增的业务ID具有顺序性，因此我们可以通过观察业务ID的变化趋势，来理解和预测业务的发展情况。例如，如果业务ID的增长速度在加快，那么可能意味着业务的发展速度在加快。
- 有助于业务的顺畅：由于递增的业务ID具有连续性，因此在进行业务处理时，可以保证业务的顺序性和连续性，从而使得业务处理更加顺畅。例如，我们可以按照业务ID的顺序，来依次处理业务，从而避免了因为业务处理的顺序混乱，导致的业务处理效率低下。
如何生成递增的业务ID
1. 数据库自增ID
这是最常见的生成递增业务ID的方式。大多数关系型数据库，如MySQL、PostgreSQL等，都支持自增ID。在创建表时，将某一列设置为自增列，数据库会在插入新记录时自动为这一列生成一个递增的值。
- 优点： 实现简单，只需要在创建表时设置某一列为自增列即可。由于是数据库内部实现，因此性能高（取决于数据库的性能），可靠性强。
- 缺点： 不适用于分布式系统，因为在分布式系统中，数据可能分布在多个数据库或服务器上，每个数据库或服务器生成的自增ID可能会冲突。
- 适用场景： 单一数据库的系统，或者对ID的生成性能和可靠性要求较高的系统。
2. 分布式ID生成器
在分布式系统中，由于数据可能分布在多个数据库或服务器上，因此需要一个能在全局范围内生成递增ID的机制。常见的分布式ID生成器有Twitter的Snowflake算法、美团的Leaf等。这些算法通常会考虑到时间戳、机器ID、序列号等因素，以确保生成的ID既能保持递增性，又能保持全局唯一性。
- 优点： 可以在全局范围内生成递增且唯一的ID，适用于分布式系统。并且，由于考虑到了时间戳、机器ID、序列号等因素，因此生成的ID既能保持递增性，又能保持全局唯一性。
- 缺点： 实现复杂，需要考虑到时间同步、机器故障、网络延迟等问题。并且，如果生成的ID需要保持连续性，那么可能需要引入额外的机制来保证。
- 适用场景： 分布式系统，或者对ID的全局唯一性和递增性有要求的系统。
3. Redis的INCR命令
Redis是一个内存数据库，其提供了一个INCR命令，可以用来对指定的键进行原子性的加1操作。因此，可以利用Redis的INCR命令来生成递增的业务ID。
- 优点： 实现简单，只需要对指定的键执行INCR命令即可。由于是内存操作，因此性能高。
- 缺点： 如果Redis服务器发生故障，那么可能会导致ID的连续性被打断。并且，由于Redis是单线程的，因此如果并发量大，可能会成为性能瓶颈。
- 适用场景： 对ID的生成性能有较高要求，或者可以接受ID的连续性被打断的系统。
4. ZooKeeper的顺序节点
ZooKeeper是一个分布式协调服务，其提供了一种顺序节点，可以用来生成递增的序列号。因此，也可以利用ZooKeeper的顺序节点来生成递增的业务ID。
- 优点： 可以在全局范围内生成递增的序列号，适用于分布式系统。并且，由于ZooKeeper的顺序节点是持久化的，因此即使ZooKeeper服务器发生故障，也不会影响到序列号的连续性。
- 缺点： 由于ZooKeeper的顺序节点是持久化的，因此如果生成序列号的频率过高，可能会导致ZooKeeper的磁盘IO成为性能瓶颈。
- 适用场景： 分布式系统，或者对序列号的连续性有要求的系统。
递增业务ID的局限性和应对策略
1. 数据安全问题
递增的业务ID由于其连续性和预测性，可能会带来一些数据安全问题。
- 预测性和透明性的风险： 由于递增的业务ID具有预测性，恶意用户可能会通过预测业务ID，来尝试访问未授权的数据。此外，如果业务ID直接暴露给用户，那么用户可能会通过分析业务ID，来获取一些敏感的业务信息。
- 数据保护策略： 为了解决这个问题，我们可以采取以下几种策略：一是对业务ID进行加密，以防止恶意用户预测业务ID；二是对业务ID进行混淆，以防止用户通过分析业务ID获取敏感信息；三是对数据访问进行严格的权限控制，以防止未授权的数据访问。
2. 扩展性问题
递增的业务ID在大规模系统中可能会遇到一些扩展性问题。
- 递增ID的生成和管理在大规模系统中的挑战： 在大规模系统中，由于数据可能分布在多个数据库或服务器上，因此需要一个能在全局范围内生成递增ID的机制。此外，由于业务量大，因此需要一个高效的ID生成和管理机制，以满足高并发的需求。
- 分布式系统和高并发环境下的解决方案： 为了解决这个问题，我们可以采取以下几种策略：一是使用分布式ID生成器，如Twitter的Snowflake算法、美团的Leaf等，这些算法可以在全局范围内生成递增且唯一的ID；二是使用内存数据库，如Redis，其提供的INCR命令可以用来生成高效的递增ID；三是使用分布式协调服务，如ZooKeeper，其提供的顺序节点可以用来生成持久化的递增序列号。