“💾[Database] Primary Key 생성 전략 - 유니크 정렬 숫자”

🍎 Intro.

PK(Primary Key)를 생성할 때, 각 ID가 고유하면서도 생성된 순서대로 정렬이 가능하도록 만드는 방식입니다.
이 방식은 숫자 기반 ID(예: Snowflake, Sonyflake, TikTok ID 등)를 사용하여 생성된 순서대로 정렬 가능하도록 설계된 것이 특징입니다.

✅1️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식이 필요한 이유.

✅1️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 장점.

생성된 순서대로 정렬 가능 ➞ 최근 데이터를 쉽게 조회 가능.
숫자형 ID이므로 인덱싱 성능이 우수 ➞ UUID보다 빠름.
다중 서버 환경(분산 시스템)에서도 고유성 보장 가능.
대량 트래픽 처리에 적합.

❌2️⃣ 기존 숫자 기반 PK(AUTO_INCREMENT)의 문제점.

단일 서버 환경에서는 문제 없지만, 다중 서버(분산 환경)에서는 충돌 가능성 있음.
ID가 예측 가능하여 보안상 취약함 ➞ 공격자가 특정 ID를 추측할 수 있음.
대량 트래픽 처리에 적합하지 않음.(숫자가 순차적으로 증가하면서 성능 저하 가능)

✅2️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 종류.

전략	예제	길이	특징
Snowflake (Twitter 방식)	146789123456789012	19자	시간 기반 정렬 가능, 성능 최적화.
Sonyflake (Go 언어 기반)	404168231342172160	19자	Snowflake보다 더 빠름.
TikTok ID	720615963569438720	18~19자	Snowflake 변형, 글로벌 서비스 사용.
Flake ID (Custom 방식)	1706745678123456	16자	Snowflake를 단순화한 버전

✅3️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 예제 코드

🛠️1️⃣ Snowflake(Twitter에서 개발한 분산 ID)

📌 Snowflake란?

Twitter에서 대량의 트래픽을 처리하기 위해 개발한 ID 생성 알고리즘.
64비트 정수 (19자리)를 사용하여 정렬 가능.
시간 정보 + 서버 정보 + 시퀀스 번호로 ID를 생성.

📝 Snowflake ID 구조

비트 수	설명
1비트	예약(항상 0)
41비트	타임스탬프(현재 시간 기준)
10비트	서버 ID 또는 데이터센터 ID
12비트	시퀀스 번호 (같은 밀리초 내에서 증가)

📌 Snowflake ID Java 구현.

import java.time.Instant;

public class Snowflake {
    private static final long EPOCH = 1640995200000L; // 기준 시간(2022-01-01 00:00:00)
    private static final long MACHINE_ID = 1L;
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;
    
    private long lastTimestamp = -1L;
    private long sequence = 0L;
    
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1);
            if (sequence == 0) {
                while (timestamp <= lastTimestamp) {
                    timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
                }
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        return ((timestamp - EPOCH) << (64 - 41)) | (MACHINE_ID << (64 - 41 - 10)) | sequence;
    }
}

✅ Snowflake ID 특징.

시간 기반 ID이므로 자동 정렬 가능.
19자리 정수(BIGINT)로 저장 가능.
다중 서버 환경에서도 충돌 없음.

🛠️2️⃣ Sonyflake(Go 언어 기반의 빠른 ID 생성)

📌 Sonyflake란?

Snowflake보다 단순하고 빠른 ID 생성 알고리즘.
시간. 정보 + 머신 ID + 시퀀스 번호로 구성.

📌 Sonyflake ID Java 구현.

import java.time.Instant;

public class Sonyflake {
    private static final long EPOCH = 1640995200000L; // 기준 시간(2022-01-01 00:00:00)
    private static final long MACHINE_ID = 1L;
    private static final long SEQUENCE_BITS = 8L;
    
    private long lastTimestamp = -1L;
    private long sequence = 0L;
    
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1);
            if (sequence == 0) {
                while (timestamp <= lastTimestamp) {
                    timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
                }
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        return ((timestamp - EPOCH) << (64 - 39)) | (MACHINE_ID << (64 - 39 - 8)) | sequence;
    }
}

✅ Sonyflake의 장점.

Snowflake보다 더 빠르고 경량.
비트 연산을 최적화하여 성능 향상.
간단한 구조로 서버에서 쉽게 사용 가능.

🛠️3️⃣ TikTok ID (Snowflake 변형)

📌 TikTok ID란?

Snowflake 기반이지만 시퀀스 번호가 더 크고, 글로벌 사용에 최적화됨.
데이터센터 ID, 머신 ID 등을 최적화하여 사용.

📌 TikTok ID Java 구현

public class TikTokIdGenerator {
    private static final long START_TIMESTAMP = 1420070400000L; // 2015-01-01 00:00:00
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;
    private static final long MACHINE_ID = 1L;
    
    private long lastTimestamp = -1L;
    private long sequence = 0L;

    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = System.currentTimeMillis();
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1);
            if (sequence == 0) {
                while (timestamp <= lastTimestamp) {
                    timestamp = System.currentTimeMillis();
                }
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        lastTimestamp = timestamp;
        return ((timestamp - START_TIMESTAMP) << (64 - 41)) | (MACHINE_ID << (64 - 41 - 10)) | sequence;
    }
}

✅ TikTok ID의 특징.

Snowflake보다 더 유연한 구조.
분산 시스템에서 고유성 유지.

✅4️⃣ 유니크 정렬 숫자ㅏ 방식의 비교.

전략	예제	길이	특징
Snowflake	146789123456789012	19자	시간 기반 정렬 가능, 성능 최적화
Sonyflake	404168231342172160	19자	Snowflake보다 더 빠름.
TikTok ID	720615963569438720	18 ~ 19자	Snowflake 변형, 글로벌 서비스 사용
Flake ID	1706745678123456	16자	Snowflake를 단순화한 버전

✅5️⃣ 결론..

Snowflake, Sonyflake, TikTok ID 같은 유니크 정렬 숫자 방식은 고유성과 정렬 가능성을 동시에 제공.
UUID보다 인덱싱 성능이 우수하며, 대량 트래픽에서도 안정적.
고성능 시스템, 금융 서비스, 로그 저장 등에 적합.

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“💾[Database] Primary Key 생성 전략 - 유니크 정렬 숫자”

🍎 Intro.

✅1️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식이 필요한 이유.

✅1️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 장점.

❌2️⃣ 기존 숫자 기반 PK(AUTO_INCREMENT)의 문제점.

✅2️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 종류.

✅3️⃣ 유니크 정렬 숫자 방식의 예제 코드

🛠️1️⃣ Snowflake(Twitter에서 개발한 분산 ID)

📌 Snowflake란?

📝 Snowflake ID 구조

📌 Snowflake ID Java 구현.

✅ Snowflake ID 특징.

🛠️2️⃣ Sonyflake(Go 언어 기반의 빠른 ID 생성)

📌 Sonyflake란?

📌 Sonyflake ID Java 구현.

✅ Sonyflake의 장점.

🛠️3️⃣ TikTok ID (Snowflake 변형)

📌 TikTok ID란?

📌 TikTok ID Java 구현

✅ TikTok ID의 특징.

✅4️⃣ 유니크 정렬 숫자ㅏ 방식의 비교.

✅5️⃣ 결론..