面试题：MariaDB Sequence存储引擎序列生成策略的定制与扩展

Question

假设业务需求要求对MariaDB的Sequence存储引擎的序列生成策略进行定制，比如要生成一种基于时间戳和业务ID混合的唯一序列，且要保证在分布式环境下的唯一性和连续性。请详细描述实现这种定制扩展的思路、涉及到的关键技术点以及可能遇到的挑战和解决方案。

Answer 1

实现思路

1. 确定数据结构：设计一个新的数据结构，用于存储时间戳和业务ID相关信息。例如，可以创建一个新的表结构，包含时间戳字段、业务ID字段以及生成的序列值字段。
2. 生成逻辑：在生成序列时，从系统获取当前时间戳，结合传入的业务ID，通过一定的算法生成唯一序列。比如，可以将时间戳转换为特定格式（如毫秒级数字），与业务ID进行拼接或某种数学运算得到最终序列。
3. 分布式处理：为确保在分布式环境下的唯一性，可采用分布式锁机制。例如使用Redis的分布式锁，在生成序列前获取锁，生成完成后释放锁。同时，可以使用分布式时钟（如Google的TrueTime）来保证各个节点时间的一致性。

关键技术点

1. 时间戳获取：准确获取当前系统时间戳，并且要注意不同系统对时间的精度和格式支持。在Java中可使用System.currentTimeMillis()获取毫秒级时间戳。
2. 业务ID处理：确保业务ID的唯一性和有效性。业务ID可能来自不同的业务逻辑，需要有相应的验证和规范化处理。
3. 分布式锁：以Redis为例，使用SETNX（SET if Not eXists）命令实现简单的分布式锁。如SETNX lock_key value，当返回1时表示获取锁成功，返回0表示锁已被其他节点持有。
4. 分布式时钟：了解并使用如TrueTime这样的分布式时钟方案，确保各个节点时间的偏差在可接受范围内。

可能遇到的挑战及解决方案

1. 时钟同步问题
   • 挑战：不同服务器节点的时钟可能存在偏差，导致生成的时间戳不统一，影响序列的唯一性和连续性。
   • 解决方案：采用分布式时钟服务，如TrueTime。同时，定期对服务器时钟进行校准，可使用NTP（Network Time Protocol）服务。
2. 性能问题
   • 挑战：分布式锁可能成为性能瓶颈，每次生成序列都需要获取和释放锁，影响系统并发性能。
   • 解决方案：可以采用分段锁策略，根据业务ID或其他维度进行分段，不同段使用不同的锁，减少锁竞争。或者使用乐观锁机制，通过版本号等方式进行冲突检测和解决，减少锁的使用频率。
3. 数据持久化与恢复
   • 挑战：在系统崩溃或重启后，如何保证序列的连续性，确保已生成的序列不会重复，且新生成的序列能接着之前的继续。
   • 解决方案：将已生成的序列信息持久化到数据库中，例如在上述设计的表结构中记录最大已生成序列值。系统重启后，从数据库读取该值，并在此基础上继续生成新序列。