面试题：Go生成器扩展与边界处理之专家题

设计思路

ID生成算法选择：
- 常用的分布式ID生成算法如雪花算法（Snowflake）。雪花算法生成的ID由时间戳、机器ID、序列号三部分组成。时间戳保证了ID的大致递增顺序，机器ID确保不同节点生成的ID不同，序列号用于在同一毫秒内不同请求生成不同ID。
处理网络延迟：
- 由于不同节点时钟可能存在偏差，为避免因时钟回退导致ID冲突，节点启动时获取NTP（网络时间协议）服务器时间进行时钟同步。
- 若检测到时钟回退，等待时钟追上前一个时间戳后再继续生成ID。
处理节点故障：
- 为了保证即使某个节点故障，整个系统仍能正常生成ID，每个节点生成的ID应尽量独立，不依赖其他节点。
- 可以设置备用节点，当主节点故障时，备用节点接管ID生成任务。同时，记录故障节点的ID生成状态（如时间戳、序列号），在故障节点恢复后，从记录的状态继续生成ID，避免重复。

核心代码示例（基于雪花算法）

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

// Snowflake结构体定义
type Snowflake struct {
    machineID  int64
    datacenterID int64
    sequence   int64
    lastStamp  int64
    mutex      sync.Mutex
}

// NewSnowflake创建一个新的Snowflake实例
func NewSnowflake(machineID, datacenterID int64) (*Snowflake, error) {
    if machineID < 0 || machineID > 1023 {
        return nil, errors.New("machine ID can't be greater than 1023 or less than 0")
    }
    if datacenterID < 0 || datacenterID > 1023 {
        return nil, errors.New("datacenter ID can't be greater than 1023 or less than 0")
    }
    return &Snowflake{
        machineID:  machineID,
        datacenterID: datacenterID,
        sequence:   0,
        lastStamp:  -1,
    }, nil
}

// Generate生成唯一ID
func (s *Snowflake) Generate() int64 {
    s.mutex.Lock()
    defer s.mutex.Unlock()

    now := time.Now().UnixNano() / 1000000

    if now < s.lastStamp {
        // 时钟回退处理
        now = s.lastStamp
    }

    if now == s.lastStamp {
        s.sequence = (s.sequence + 1) & 4095
        if s.sequence == 0 {
            // 等待下一毫秒
            for now <= s.lastStamp {
                now = time.Now().UnixNano() / 1000000
            }
        }
    } else {
        s.sequence = 0
    }

    s.lastStamp = now

    return (now << 22) |
        (s.datacenterID << 12) |
        (s.machineID << 12) |
        s.sequence
}

整体架构描述

节点层：每个分布式节点都运行一个雪花算法的实例，负责在本地生成唯一ID。每个节点通过配置获取自己的机器ID和数据中心ID。
时钟同步层：通过NTP协议与时间服务器同步时钟，确保各个节点的时间偏差在可接受范围内。
监控与故障处理层：有一个监控系统负责监测各个节点的运行状态。当某个节点故障时，监控系统将故障信息通知给备用节点，备用节点接管ID生成任务。同时，故障节点恢复后，监控系统协助其恢复到故障前的ID生成状态。

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知识考点

面试题答案

设计思路

核心代码示例（基于雪花算法）

整体架构描述