說說操作系統(tǒng)的進(jìn)程ID和MongoDB _id主鍵

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在分布式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)之間的合并成為常態(tài)，單機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫可以使用自增加ID作為主鍵，簡(jiǎn)單省事?？墒窃诜植际较到y(tǒng)中，數(shù)據(jù)合并存在了巨大的困難。數(shù)據(jù)主鍵的選取就成為了很大的問題。一個(gè)常規(guī)的解決方法就是使用GUID作為主鍵。GUID作為數(shù)據(jù)庫主鍵也有兩個(gè)不太好的地方，一是，有些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)沒有GUID類型，只好用字符串替代，字符串長(zhǎng)度為32位（16Byte字節(jié)的16進(jìn)制表示）。二是Guid沒有順序規(guī)律，在排序的時(shí)候效率很差。

在MongoDB中，每個(gè)文檔都有一個(gè)_id，采用了一種生成算法，可以保證在分布式的情況下，產(chǎn)生不重復(fù)的ID。該算法中有一部分是進(jìn)程ID。占用兩個(gè)字節(jié)，共支持進(jìn)程編號(hào)65535個(gè)（0xFFFF）,我們查看操作系統(tǒng)API（Windows和Linux）的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，進(jìn)程ID是一個(gè)整數(shù)，那么MogonDB的算法會(huì)不會(huì)有問題呢？

在Linux中查看系統(tǒng)允許的大進(jìn)程ID：

# cat /proc/sys/kernel/pid_max 32768

可見，Linux中大允許的進(jìn)程ID為32768。另一個(gè)問題，進(jìn)程ID整數(shù)，并且是遞增的，這個(gè)數(shù)夠用嗎？

實(shí)際上，Linux中不可能同時(shí)跑這么多個(gè)進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程結(jié)束時(shí)，進(jìn)程的ID被空閑出來。空閑出來的ID也沒有被Linux系統(tǒng)及時(shí)回收，而是當(dāng)PID持續(xù)增加到大值的時(shí)候，才開始回滾。即在新建進(jìn)程的時(shí)候，查找可用的進(jìn)程號(hào)，找到后把該進(jìn)程號(hào)分配給新的進(jìn)程。

Linux沒問題，那么Windows呢？

Windows中的進(jìn)程ID實(shí)際上是一個(gè)全局句柄表PspCidTable的偽索引。為什么是偽索引，請(qǐng)看以下的描述：

一個(gè)進(jìn)程的句柄表包含了所有已被該進(jìn)程打開的那些對(duì)象的指針。對(duì)象句柄是用來檢索句柄表的一個(gè)“偽索引”。對(duì)于句柄表機(jī)制，achillis<<Windows句柄表>>系列文章已經(jīng)分析得很透徹了，只是對(duì)“句柄以4為步進(jìn)”來源不明。經(jīng)查，根源如下：

typedefstruct _EXHANDLE

{

union

{

 struct

 {

 ULONG TagBits:2;

 ULONG Index:30;

 }

 HANDLE GenericHandleOverlay;

 #define HANLE_VALUE_INC 4

 ULONG_PTR Value;

}

}EXHANDLE,*PEXHANDLE;

此結(jié)構(gòu)正是用來定義句柄類型。低2位TagBits為標(biāo)志位Windows用于其它用途，故句柄值低2位對(duì)其作為句柄表索引本身無意義，所以等于4的倍數(shù)。有了以上分析，自然，在用句柄值為索引取句柄表項(xiàng)時(shí)，句柄值必須/4。因此程序中用到的句柄值并不能直接用來索引句柄表，也就有了“偽索引”說法。

Windows的全局句柄表有65535個(gè)位置，所以windows系統(tǒng)最多只能提供65536/4=16384個(gè)可用的句柄數(shù)（如果在程序中不停的打開進(jìn)程ID卻不及時(shí)關(guān)掉不用的進(jìn)程句柄,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變慢程序崩潰）。

如何在Windows下查看進(jìn)程ID：

1.按ctrl+alt+delete鍵調(diào)出任務(wù)欄管理器，依次點(diǎn)擊查看----選擇列---在彈出的窗口中在PID前面打勾，帶你及確定，在任務(wù)欄管理器的進(jìn)程中PID下面的就是該進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)！

2.開始---運(yùn)行----在對(duì)話框中輸入：cmd然后回車---在彈出的控制臺(tái)中輸入 tasklist就會(huì)出現(xiàn)所有進(jìn)程，同樣PID下面的是進(jìn)程號(hào)！

好了，MogonDB的主鍵中的進(jìn)程表示方法在Windows中也是沒有問題的。

再說題頭，MongoDB中的主鍵聲稱策略還是很有效的。MongoDB主鍵表示如下：

4位：時(shí)間戳（精確到秒） 3位：機(jī)器名哈希值 2位：進(jìn)程ID 3位：自動(dòng)增加的順序值。

在這個(gè)方案中，可以很好的借鑒作為我們自己信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主鍵的生成策略。但是有一點(diǎn)筆者需要做一下標(biāo)注，3位機(jī)器名哈希值可能會(huì)重復(fù)。

在一個(gè)環(huán)境中，如果可以保證機(jī)器名不重復(fù)的話，也很難保證機(jī)器名哈希之后的三個(gè)字節(jié)不重復(fù)。當(dāng)然在機(jī)器只有幾臺(tái)或十幾臺(tái)的情況下，這個(gè)沖突的可能性比較低。

即使機(jī)器名哈希值重復(fù)了，碰巧了兩臺(tái)機(jī)器的進(jìn)程ID一致，并且在同一秒內(nèi)，碰到了統(tǒng)一個(gè)自增順序值，這樣產(chǎn)生的ID才會(huì)重復(fù)?？垂?，您可以計(jì)算一下這個(gè)概率有多低。

參考文獻(xiàn)。

http://www.newsmth.net/nForum/#!article/KernelTech/59502

http://www.cnblogs.com/Thriving-Country/archive/2011/09/18/2180143.html

http://zhidao.baidu.com/question/147564693.html

http://blog.csdn.net/scorpio3k/article/details/5835614

~~THE END~~

尹曙光

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新聞名稱：說說操作系統(tǒng)的進(jìn)程ID和MongoDB_id主鍵-創(chuàng)新互聯(lián)
新聞來源：http://aaarwkj.com/article46/jeohg.html

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