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今天遇到了一个问题现在互联網公司都是在分布式环境中,那么他们怎么保证订单号或者支付流水号是全局唯一(分布式ID)的呢下面是笔者整理的一些常见的解决方案。
對于全局唯一ID传统的做法是使用UUID或者数据库自增ID但是现在大部分互联网公司使用的都是Mysql数据库。UUID太长且无序不太适合作为Mysql数据库的主键(囷Mysql存储引擎以及索引有关)使用数据库自增ID,当并发量很高的情况又存在性能瓶颈并且数据库进行分库分表后,可能会出现ID冲突的问题那么应该怎样生成全局的唯一ID呢(也叫做分布式ID)?

1、使用UUID生成分布式ID

实现方式简单本地生成,性能高没有网络消耗。

1、UUID太长占用存儲空间多。
2、UUID作为主键建立索引和基于索引进行查询存在性能问题尤其是在InnoDB存储引擎下,UUID的无序性会导致索引位置频繁变动导致分页。
注:UUID可能重复吗
UUID理论上来说是可能重复的,经过16^32+1次生成之后会产生一次重复的值但这是一个特别大的值,需要经过很长、很长、很長时间后可能出现一次重复值所以UUID可以看成是不可重复的值。

2、基于数据库自增ID

单节点数据库生成分布式ID
需要一台单独的数据库服务器创建一个张表:

sub字段设置为唯一索引,同一stub值在sequence表中只有一条记录使用MyISAM引擎而不是InnoDB获得更高的性能。MYISAM使用的是表锁对表的读写是串荇的,所以不用担心并发访问读取到同一个ID

利用数据库主键生成的分布式ID虽然是可以保证全局唯一,并发量不高的情况下可以使用但昰当并发量很高的情况下,数据库生成分布式ID显然是不够用了并且数据库故障时,造成业务系统也不可用了单节点数据库不够用,也許你可能会说使用多节点数据库不就行了,下面我们说一下使用多节点数据库生成分布式ID的情况

多节点数据库生成分布式ID 多节点部署數据库,当然我们这里使用的是双主模式的数据库因为主从数据库之间数据不同步的情况下会出现ID重复的现象,这也就违背了我们全局ID唯一的特点为了多个数据库(这里用两个数据库举例)生成不重复的ID,我们可以使用给每台mysql数据库设置初始值和步长的方式来配置数据庫

既然有两个数据库,这里就需要创建一个应用程序来随机选择一个数据库获取分布式ID然后由应用程序返回分布式ID给调用方。当其中嘚一个数据库不可用时还有另一个数据库提供服务。但是数据库支持的并发量是有限的当需要更高的并发量时,又该怎么处理呢如果你想到了扩展数据库服务器数量,那么又会引入一个新的问题如果要增加数据库,那么之前每台数据库设置好的初始值和步长就需偠人工去修改了。这就需要停掉前面配置的所有数据库去统一修改配制,这样是极其不方便的并且我们为了生成自增的ID去扩展很多数據库服务器,不觉得有些大材小用吗这就需要我们从新的角度考虑生成分布式ID的方案。

既然上面我们已经提到了需要开发一个应用程序来获取数据库生成的分布式ID,那么我们为什么不可以把自增的逻辑放到这个应用程序中呢我们可以给这个应用程序起个名字叫generatorIdService,方便峩们后面的描述

号段模式的大致意思是,generatorIdService服务每次从数据库获取ID时获取ID的一段范围,表示generatorIdService服务获取到了这段范围的所有ID的使用权比洳[1,1000]表示当前生成的ID从这段范围内自增,每次generatorIdService服务从这段范围内返回一个自增的ID(可以通过AutomicLong实现)这样就不用每次获取Id时都去请求数据库。直到ID自增到1000时也就表示当前这段的ID使用完了,再去数据库取下一段的ID

数据库中只记录当前自增ID的最大值和号段的长度,自增ID的逻辑被转移到generatorIdService服务中了对数据库的依赖性大大降低了,如果数据库某个时间点不可用了generatorIdService服务因为号段中的数据没有使用完,也可以支撑一尛段时间如果数据库重启了,应用中没有使用完的号段将不会在被使用,而是从数据中新产生的号段开始使用

为了保证我们服务的高可用,我们需要generatorIdService服务部署在集群的环境下来使用业务系统获取ID时会随机选择一个generatorIdService服务获取ID,集群的generatorIdService服务连接同一个数据库当并发的訪问我们的数据库时,我们可以给数据添加一个version字段利用乐观锁的方式进行控制保证数据的正确性。

当然你想把数据库做成集群化来實现更高的可用性也是可以的,可以使用我们上边提到的数据库多主的方式使每个数据获取指定步长的数据即可。
形成的号段范围序列洳下:
滴滴的开源项目TinyId使用的就是这个原理:

Redis是单线程天然的保证原子性,可以使用Redis的原子操作incr和incrby来实现
实现获取自增ID的方式如下:

  • Redis性能优于数据库
  • 生成的ID天然排序,对分页或者需要排序的结果很有帮助
  • 如果系统中没有使用到Redis增加Redis后增加了系统的复杂度
  • 编码和配置的笁作量增加

其实redis实现和数据库自增ID实现的思想都是相同的,只是redis的性能要比数据库好很多
可以提前生成分布式ID放到redis缓存中,这样可以更恏的提高并发量但是要做好redis持久化(AOF每条写命令),保证redis重启后不会出现ID重复的现象同时需要设置失效时间(24h)。
如果想使用redis集群的话也是鈳用通过给redis设置初始值和步长的方式保证获得全局的分布式ID。
设置初始值和步长的方式如下:

如果集群中有5台机器则生成的ID序列如下:

仩面说了半天,总的来说都是使用自增的思想来生成分布式ID的,下面我们介绍一个比较有名的算法-snowflake.
snowflake是twitter开源的分布式ID生成算法不需要依賴数据库。
核心的思想:ID是固定长度的long类型的数字一个long类型占8个字节64位。

  • 第一个bit位是标识位java中long的最高位是符号位,正数是0符数是1,┅般生成的ID是正数所以固定是0。
  • 时间戳部分占41个bit位表示毫秒级的时间,用来存储时间戳的差值(当前时间减去固定的开始时间)41位的时間戳可以使用69年,(1L<<41)/(1000L6060*24)=69年。
  • 工作机器ID占用10个bit位设置比较灵活,可以自己进行分配比如可以用前5位用作数据中心机房的标识(32个机房),后5位用来標识机器的标识(32个机器)总的来说可以标识1024个机器ID
  • 序列号占用12个bit位,每毫秒可以生成2^12=4096个序列号

这里是github提供的一个用java实现的雪花算法:
国內很多互联网公司,生成的分布式ID都是基于snowflake算法实现的这里以百度的uid-generator进行举例说明。

百度使用雪花算法时对字节分配进行了调整。

  • sign(1bit):固萣标识符为0表示生成ID为正数。
  • delta seconds(28bit):时间戳(当前时间减去固定的开始时间)表示秒级时间,最多可以支持约8.7年。
  • worker node id(22bit):工作节点ID(workId)可以支持最多约420万佽启动。内置实现为启动时由数据库分配默认分配策略为用后即弃(重启后,使用新生成的workId丢弃之前生成的workId),后续可提供服务策略

1、默认的ID生成器(DefaultUidGenerator): 在系统启动的时候,会向一张名为worker_node的表中插入一条数据得到Id作为workId的值。因为默认是22位所以应用实例重启的次数不应该超過2^22(4194303)次,否则会抛出异常

  • 如果有时间回拨问题,抛出异常
  • 并发生成ID时,通过sequence自增一秒可生成2^13-1个自增序列,如果超过了这个值那麼就自旋到下一秒去生成ID,新的一秒sequence的起始值为0

其实国内开源的分布式ID生成方案还有很多,这里列举出几个供大家参考使用

声明:本攵根据个人理解,总结分布式ID生成方案的实现方式如有错误请指正。

早些年IT行业是以功能实现为主現在随着业务的推行,系统不再孤立防止安全渗透是重要的工作项。
就像做自动化平台可以节约人力实现百万服务器的自动运维,同樣也可以批量获取root权限格式化全量服务器。
做平台项目安全终于功能当一个系统能力越大同样被渗透后破坏也就更大。

这里作为开发囚员不做深入探讨。

Sql 注入攻击是通过将恶意的 Sql 查询或添加语句插入到应用的输入参数中再在后台 Sql 服务器上解析执行进行的攻击,它目湔黑客对数据库进行攻击的最常用手段之一
这里不举例子了,几年前手工拼写sql会有这些漏洞随着目前主流框架推行,基本都做了动态綁定

ssm是主流框架,目前前后端分离基本没有什么db交互是写在什么PHP或者JSP里面了。

2.2、使用应用程序提供的转换函数

2.3、自定义函数进行校验

基本没用到过大多安全加固都是针对http等请求的拦截过滤,自定义往往是对标准功能的强化

  • 通过函数校验入参的业务属性。
  • 过滤非法符號例如:% =,orand 等等。

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