CN114172792A - 一种保证服务高可用的序号生成方法的实现方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息技术领域，提供了一种保证服务高可用的序号生成方法的实现方法及装置，的在于解决分布式场景下如何快速取到一个唯一序列号的问题。主要方案包括构建序列生成服务集群，集群中选举出唯一主节点；由唯一主节点独自提供序列生成服务，唯一主节点根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存。
Description
技术领域
本技术直接运用于分布式微服务架构领域，提供了一种保证服务高可用的序号生成方法的实现方法及装置，尤其针对在微服务比较完善下，通过该技术可以实现为应用系统提供高效稳定可靠有序的序列生成服务。
背景技术
分布式微服务比较完善的时代下，我们的应用系统需要生产一个连续的友好的序列号，例如订单号、合同编号、流水号等，变得比较麻烦，并且数据库使用分库分表之后，当一个表分成若干个sharding表之后，如何能够快速能拿到一个唯一的序列号，并且适应不同的场景、需求以及性能要求，就变得尤其复杂，业内生成序列号的常见方案主要有利用数据库自增、UUID、Redis生成ID、Twitter的snowflake算法等等，综合来看当前常用方案存在如下问题，
1、保证有序和性能，则支撑不了分布式微服务场景下的应用场景，
2、保证全局唯一和有序则保证不了多节点的应用场景，
3、当序列服务出现不可用的时候，会导致业务终止。
发明内容
本发明的目的在于解决分布式场景下如何快速取到一个唯一序列号的问题，并且能够提供高可用的序列生成的服务。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案:
本发明提供了一种保证服务高可用的序号生成方法，包括以下步骤：
步骤1、构建序列生成服务集群，集群中选举出唯一主节点；
步骤2、由唯一主节点独自提供序列生成服务，唯一主节点根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；
步骤3、检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存；
步骤4、将最大的序列号写入数据库序列表，如果序列表已有记录则更新数据库，如果没有则插入一条记录。
上述技术方案中，步骤1具体包括如下步骤：
步骤1.1:序列生成服务启动多个节点，在启动的时候，向固定的广播地址发送新节点上线注册报文，报文中包含当前节点的关键信息；
步骤1.2:监听固定的广播地址，当此地址有广播报文时，从报文中获取发送广播的节点信息，并根据此信息与该节点建立链接；
步骤1.3:当双方直接的链接建立完成，则新节点加入集群完成，新节点的组编号与集群中其他节点组编号一致时才能加入集群；
步骤1.4:集群节点之间，通过定时的心跳检查获得节点的状态，当连续几次心跳没有收到响应后，标记对应的链接为异常，定时检查可用链接列表对应的服务节点的服务状态，如果当前列表中发现主节点数量出现异常，即主节点数量不为1，则调用主节点选举出新的主节点，当主节点数量发生异常后，启动选举，重新选取主节点。
上述技术方案中，步骤1.4中，出现主节点异常为主节点宕机：
当主节点宕机后，集群中主节点数降为0，此时的节点主节点选举流程为，当集群中有节点发现主节点宕机后，给当前节点任期+1后，标记自己的集群状态为选举态，向集群中其他存活的节点发送选举报文，在获得存活半数以上节点同意后，将自己的集群标记为主节点态，当不足半数，则将自己的集群状态标记为从节点态，并等待一段时间后再次发起选举，直到选举成功或者其他节点选举成功。
上述技术方案中，步骤1.4中，出现主节点异常为局域网分裂：
当因网络或其他原因出现局域网分裂问题时，一个局域网被分割为几个相互不连通的局域网片段，被分割的网络片段中会有一个或多个不存在主节点的局域网片段，在此局域网片段中，系统会按照主节点宕机的方式处理，选举出新的主节点，在局域网分裂恢复后，集群中就会出现两个或两个以上的主节点，此时需要重新发起选举，恢复集群只有一个主节点的状态。
上述技术方案中，选举方式具体为：当有节点发现集群中主节点数异常时，会发起选举请求，如果发起选举请求的是从节点，其发起的选举请求会被拒绝；如果发起选举的是主节点，则主节点会首先降级为从节点，然后发起选举，如果发起节点任期数为集群中最大，则其他的主节点在收到选举请求后，自己降级为从节点，并同意选举请求，否则会被拒绝，并告知当前合法的主节点标识，发起方在收到该标识后，终止选举。
本发明还提供了一种保证服务高可用的序号生成装置，包括以下模块：
唯一主节点集群模块：构建序列生成服务集群，集群中选举出唯一主节点；
响应模块：由唯一主节点独自提供序列生成服务，唯一主节点根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；
序号生成模块：检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存；
序号更新模块：将最大的序列号写入数据库序列表，如果序列表已有记录则更新数据库，如果没有则插入一条记录。
上述技术方案中，唯一主节点集群模块的实现步骤如下：
步骤1.1:序列生成服务启动多个节点，在启动的时候，向固定的广播地址发送新节点上线注册报文，报文中包含当前节点的关键信息；
步骤1.2:监听固定的广播地址，当此地址有广播报文时，从报文中获取发送广播的节点信息，并根据此信息与该节点建立链接；
步骤1.3:当双方直接的链接建立完成，则新节点加入集群完成，新节点的组编号与集群中其他节点组编号一致时才能加入集群；
步骤1.4:集群节点之间，通过定时的心跳检查获得节点的状态，当连续几次心跳没有收到响应后，标记对应的链接为异常，定时检查可用链接列表对应的服务节点的服务状态，如果当前列表中发现主节点数量出现异常，即主节点数量不为1，则调用主节点选举出新的主节点，当主节点数量发生异常后，启动选举，重新选取主节点。
上述技术方案中，步骤1.4中，出现主节点异常为主节点宕机：
当主节点宕机后，集群中主节点数降为0，此时的节点主节点选举流程为，当集群中有节点发现主节点宕机后，给当前节点任期+1后，标记自己的集群状态为选举态，向集群中其他存活的节点发送选举报文，在获得存活半数以上节点同意后，将自己的集群标记为主节点态，当不足半数，则将自己的集群状态标记为从节点态，并等待一段时间后再次发起选举，直到选举成功或者其他节点选举成功。
上述技术方案中，步骤1.4中，出现主节点异常为局域网分裂：
当因网络或其他原因出现局域网分裂问题时，一个局域网被分割为几个相互不连通的局域网片段，被分割的网络片段中会有一个或多个不存在主节点的局域网片段，在此局域网片段中，系统会按照主节点宕机的方式处理，选举出新的主节点，在局域网分裂恢复后，集群中就会出现两个或两个以上的主节点，此时需要重新发起选举，恢复集群只有一个主节点的状态。
上述技术方案中，选举方式具体为：当有节点发现集群中主节点数异常时，会发起选举请求，如果发起选举请求的是从节点，其发起的选举请求会被拒绝；如果发起选举的是主节点，则主节点会首先降级为从节点，然后发起选举，如果发起节点任期数为集群中最大，则其他的主节点在收到选举请求后，自己降级为从节点，并同意选举请求，否则会被拒绝，并告知当前合法的主节点标识，发起方在收到该标识后，终止选举。
因为本发明采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：
1、本发明在集群中，仅仅只有主节点进行序号分发，相比集群中所有节点都参与分发而言，避免了每个节点都会存在一段序号，造成取号不连续的问题。
2、全局序列组件除了依赖数据库(不限定类型)以外，不依赖第三方中间件，客户端为嵌入目标系统方式，服务端为可独立部署的java核心应用，不依赖应用容器，自带轻量web容器，不需要额外增加中间件来支持系统运行。
3、在业务系统中，其调用频率是非常高的，在高频使用场景下，性能要求极高，在高并发访问情况下，依然具有良好的响应速度。
4、系统以集群的方式部署，节点间关系对等，在某个节点出现异常的情况下，其他节点能够快速接替其继续服务，不会因某个节点故障而导致系统不能对外提供服务，保证系统能够稳定长期运行。
附图说明
图1为本发明整体流程框图，图中server是节点，term是任期。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明公开了一种保证服务高可用的序号生成方法的实现方法，包含以下步骤：
步骤1:建立基于缓存和数据库表的序列全局序列生成服务组件，
步骤2:组件在极低的时间内做出响应，在大并发访问情况下，能够稳定高效的持续提供服务。
所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1、根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；
步骤1.2、检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则(最小值、众最大值、步长等)，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存；
步骤1.3、将最大的序列号写入数据库序列表，如果序列表已有记录则更新数据库，如果没有则插入一条记录。
但是步骤1，在高并发和服务异常场景下，则需要步骤2的方法来提供高可用策略和方法。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1:序列生成服务启动多个节点，在启动的时候，向固定的广播地址发送新节点上线注册报文，报文中包含当前节点的关键信息；
步骤2.2:监听固定的广播地址，当此地址有广播报文时，从报文中获取发送广播的节点信息，并根据此信息与该节点建立链接；
步骤2.3:当双方直接的链接建立完成，则新节点加入集群完成，新节点的组编号与集群中其他节点组编号一致时才能加入集群，其流程如下：；
步骤2.4:集群节点之间，通过定时的心跳检查获得节点的状态，当连续几次心跳没有收到响应后，标记对应的链接为异常。定时检查可用链接列表对应的服务节点的服务状态，如果当前列表中发现主节点数量出现异常(不为1)，则调用主节点选举出新的主节点。当主节点数量发生异常后，启动选举，一般出现主节点异常可分为以下两种情况：
主节点宕机
当主节点宕机后，集群中主节点数降为0。此时的节点主节点选举流程为，当集群中有节点发现主节点宕机后，给当前节点任期+1后，标记自己的集群状态为选举态，向集群中其他存活的节点发送选举报文，在获得存活半数以上节点同意后，将自己的集群标记为主节点态，当不足半数，则将自己的集群状态标记为从节点态，并等待一段时间后再次发起选举，直到选举成功或者其他节点选举成功。
局域网分裂
当因网络或其他原因出现局域网分裂问题时，一个局域网被分割为几个相互不连通的局域网片段，被分割的网络片段中会有一个或多个不存在主节点的局域网片段，在此局域网片段中，系统会按照主节点宕机的方式处理，选举出新的主节点。在局域网分裂恢复后，集群中就会出现两个或两个以上的主节点，此时需要重新发起选举，恢复集群只有一个主节点的状态。此时处理方式为：当有节点发现集群中主节点数异常时，会发起选举请求，如果发起选举请求的是从节点，其发起的选举请求会被拒绝；如果发起选举的是主节点，则主节点会首先降级为从节点，然后发起选举，如果发起节点任期数为集群中最大，则其他的主节点在收到选举请求后，自己降级为从节点，并同意选举请求，否则会被拒绝，并告知当前合法的主节点标识，发起方在收到该标识后，终止选举。
Claims (10)
1.根据权利要求1所述的一种保证服务高可用的序号生成方法，其特征在于，
步骤1、构建序列生成服务集群，集群中选举出唯一主节点；
步骤2、由唯一主节点独自提供序列生成服务，唯一主节点根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；
步骤3、检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存；
步骤4、将最大的序列号写入数据库序列表，如果序列表已有记录则更新数据库，如果没有则插入一条记录。
2.根据权利要求1所述的一种保证服务高可用的序号生成方法，其特征在于，步骤1具体包括如下步骤：
步骤1.1:序列生成服务启动多个节点，在启动的时候，向固定的广播地址发送新节点上线注册报文，报文中包含当前节点的关键信息；
步骤1.2:监听固定的广播地址，当此地址有广播报文时，从报文中获取发送广播的节点信息，并根据此信息与该节点建立链接；
步骤1.3:当双方直接的链接建立完成，则新节点加入集群完成，新节点的组编号与集群中其他节点组编号一致时才能加入集群；
步骤1.4:集群节点之间，通过定时的心跳检查获得节点的状态，当连续几次心跳没有收到响应后，标记对应的链接为异常，定时检查可用链接列表对应的服务节点的服务状态，如果当前列表中发现主节点数量出现异常，即主节点数量不为1，则调用主节点选举出新的主节点，当主节点数量发生异常后，启动选举，重新选取主节点。
3.根据权利要求2所述的一种保证服务高可用的序号生成方法，其特征在于，步骤1.4中，出现主节点异常为主节点宕机：
当主节点宕机后，集群中主节点数降为0，此时的节点主节点选举流程为，当集群中有节点发现主节点宕机后，给当前节点任期+1后，标记自己的集群状态为选举态，向集群中其他存活的节点发送选举报文，在获得存活半数以上节点同意后，将自己的集群标记为主节点态，当不足半数，则将自己的集群状态标记为从节点态，并等待一段时间后再次发起选举，直到选举成功或者其他节点选举成功。
4.根据权利要求3所述的一种保证服务高可用的序号生成方法，其特征在于，步骤1.4中，出现主节点异常为局域网分裂：
当因网络或其他原因出现局域网分裂问题时，一个局域网被分割为几个相互不连通的局域网片段，被分割的网络片段中会有一个或多个不存在主节点的局域网片段，在此局域网片段中，系统会按照主节点宕机的方式处理，选举出新的主节点，在局域网分裂恢复后，集群中就会出现两个或两个以上的主节点，此时需要重新发起选举，恢复集群只有一个主节点的状态。
5.根据权利要求4所述的一种保证服务高可用的序号生成方法，其特征在于，选举方式具体为：当有节点发现集群中主节点数异常时，会发起选举请求，如果发起选举请求的是从节点，其发起的选举请求会被拒绝；如果发起选举的是主节点，则主节点会首先降级为从节点，然后发起选举，如果发起节点任期数为集群中最大，则其他的主节点在收到选举请求后，自己降级为从节点，并同意选举请求，否则会被拒绝，并告知当前合法的主节点标识，发起方在收到该标识后，终止选举。
6.根据权利要求1所述的一种保证服务高可用的序号生成装置，其特征在于，
唯一主节点集群模块：构建序列生成服务集群，集群中选举出唯一主节点；
响应模块：由唯一主节点独自提供序列生成服务，唯一主节点根据客户端发送的序列生成请求报文，调用基于数据库表的全局唯一连续自增序列生成器；
序号生成模块：检查缓存中是否有序列生成请求报文对应类型的已经生成的序列号，如果有则检查当前是否有线程在取缓存中的序列号，如果有则等待该线程处理完之后再取缓存中最小的序列号，如果缓存中没有对应类型的序列号，则查询数据库表序列定义表的序列号规则，根据规则生成对应类型的一定步长的号段，写入缓存；
序号更新模块：将最大的序列号写入数据库序列表，如果序列表已有记录则更新数据库，如果没有则插入一条记录。
7.根据权利要求6所述的一种保证服务高可用的序号生成装置，其特征在于，唯一主节点集群模块的实现步骤如下：
步骤1.1:序列生成服务启动多个节点，在启动的时候，向固定的广播地址发送新节点上线注册报文，报文中包含当前节点的关键信息；
步骤1.2:监听固定的广播地址，当此地址有广播报文时，从报文中获取发送广播的节点信息，并根据此信息与该节点建立链接；
步骤1.3:当双方直接的链接建立完成，则新节点加入集群完成，新节点的组编号与集群中其他节点组编号一致时才能加入集群；
步骤1.4:集群节点之间，通过定时的心跳检查获得节点的状态，当连续几次心跳没有收到响应后，标记对应的链接为异常，定时检查可用链接列表对应的服务节点的服务状态，如果当前列表中发现主节点数量出现异常，即主节点数量不为1，则调用主节点选举出新的主节点，当主节点数量发生异常后，启动选举，重新选取主节点。
8.根据权利要求7所述的一种保证服务高可用的序号生成装置，其特征在于，步骤1.4中，出现主节点异常为主节点宕机：
当主节点宕机后，集群中主节点数降为0，此时的节点主节点选举流程为，当集群中有节点发现主节点宕机后，给当前节点任期+1后，标记自己的集群状态为选举态，向集群中其他存活的节点发送选举报文，在获得存活半数以上节点同意后，将自己的集群标记为主节点态，当不足半数，则将自己的集群状态标记为从节点态，并等待一段时间后再次发起选举，直到选举成功或者其他节点选举成功。
9.根据权利要求7所述的一种保证服务高可用的序号生成装置，其特征在于，步骤1.4中，出现主节点异常为局域网分裂：
当因网络或其他原因出现局域网分裂问题时，一个局域网被分割为几个相互不连通的局域网片段，被分割的网络片段中会有一个或多个不存在主节点的局域网片段，在此局域网片段中，系统会按照主节点宕机的方式处理，选举出新的主节点，在局域网分裂恢复后，集群中就会出现两个或两个以上的主节点，此时需要重新发起选举，恢复集群只有一个主节点的状态。
10.根据权利要求9所述的一种保证服务高可用的序号生成装置，其特征在于，选举方式具体为：当有节点发现集群中主节点数异常时，会发起选举请求，如果发起选举请求的是从节点，其发起的选举请求会被拒绝；如果发起选举的是主节点，则主节点会首先降级为从节点，然后发起选举，如果发起节点任期数为集群中最大，则其他的主节点在收到选举请求后，自己降级为从节点，并同意选举请求，否则会被拒绝，并告知当前合法的主节点标识，发起方在收到该标识后，终止选举。
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