背景
Snowflake 是 Twitter 內部的一個 ID 生算法，
可以通過一些簡單的規則保證在大規模分布式情況下生成唯一的 ID 號碼。
其組成為：
第一個 bit 為未使用的符號位。
第二部分由 41 位的時間戳（毫秒）構成，他的取值是當前時間相對於某一時間的偏移量。
第三部分和第四部分的 5 個 bit 位表示數據中心和機器 ID，其能表示的最大值為 2^5 -1 = 31；
最后部分由 12 個 bit 組成，其表示每個工作節點每毫秒生成的序列號 ID，同一毫秒內最多可生成 2^12 -1 即 4095 個 ID。
需要注意的是：
- 在分布式環境中，5 個 bit 位的 datacenter 和 worker 表示最多能部署 31 個數據中心，每個數據中心最多可部署 31 台節點。
41 位的二進制長度最多能表示 2^41 -1 毫秒即 69 年，所以雪花算法最多能正常使用 69 年，為了能最大限度的使用該算法，你應該為其指定一個開始時間。- 由上可知，雪花算法生成的 ID 並不能保證唯一，如當兩個不同請求同一時刻進入相同的數據中心的相同節點時，而此時該節點生成的 sequence 又是相同時，就會導致生成的 ID 重復。
- 所以要想使用雪花算法生成唯一的 ID，就需要保證同一節點同一毫秒內生成的序列號是唯一的。基於此，可以有多種方式參考鏈接2：
RandomSequenceResolver（隨機生成）
RedisSequenceResolver （基於 redis psetex 和 incrby 生成）
LaravelSequenceResolver（基於 laravel 生成）
SwooleSequenceResolver（基於 swoole_lock 鎖）
不同的提供者只需要保證同一毫秒生成的序列號不同，就能得到唯一的 ID
代碼
php實現
/**
-
ID 生成策略
-
毫秒級時間41位+機器ID 10位+毫秒內序列12位。
-
0 1 41 46 51 63
-
+-------+-----------+---------+-----------+-----------+
-
|unused |timestamp |workId |machineId |sequence |
-
+-------+-----------+---------+-----------+-----------+
-
1bit是 未使用的符號位
-
接着41bits是 微秒為單位的timestamp
-
接着5bits是 業務線ID
-
接着5bits是 事先配置好的機器ID
-
最后12bits是 累加計數器
-
workerId (5bits) 最多只能有32個業務同時產生ID
-
machineId (5bits) 最多只能有32台機器同時產生ID
-
sequence (12bits) 1台機器1ms中最多產生4096個ID
*/
class Snowflake
{const EPOCH = 1571829625238; // 起始時間戳,毫秒
const SEQUENCE_BITS = 12; // 序號部分 12位
const SEQUENCE_MAX = -1 ^ (-1 << self::SEQUENCE_BITS); // 序號最大值const WORKER_BITS = 5; // 業務節點部分 5位
const WORKER_MAX = -1 ^ (-1 << self::WORKER_BITS); // 業務節點最大數值const MACHINE_BITS = 5; // 機器部分 5位
const MACHINE_MAX = -1 ^ (-1 << self::MACHINE_BITS); // 機器數最大值const TIME_SHIFT = self::WORKER_BITS + self::MACHINE_BITS + self::SEQUENCE_BITS; // 時間戳部分左偏移量
const WORKER_SHIFT = self::MACHINE_BITS + self::SEQUENCE_BITS; // 機器部分左偏移量
const MACHINE_SHIFT = self::SEQUENCE_BITS; // 業務節點部分左偏移量protected $timestamp; // 上次ID生成時間戳
protected $workerId; // 節點ID
protected $machineId; // 機器ID
protected $sequence; // 序號public function __construct($machineId = 1, \(workerId = 1) { if (\)machineId < 0 || \(machineId > self::MACHINE_MAX) { throw new \Exception("machineId can't be greater than " .self::MACHINE_MAX. " or less than 0"); } if (\)workerId < 0 || $workerId > self::WORKER_MAX) {
throw new \Exception("workerId can't be greater than " .self::WORKER_MAX. " or less than 0");
}$this->timestamp = 0; $this->machineId = $machineId; $this->workerId = $workerId; $this->sequence = 0;}
/**
- 生成ID
- @return int
*/
public function getId()
{
$now = \(this->getTimestampM(); if (\)this->timestamp == $now) {
\(this->sequence ++; if (\)this->sequence > self::SEQUENCE_MAX) {
// 當前毫秒內生成的序號已經超出最大范圍，等待下一毫秒重新生成
// 使用 usleep(1) 一樣
while ($now <= $this->timestamp) {
$now = $this->getTimestampM();
}
}
} else {
$this->sequence = 0;
}
$this->timestamp = $now; // 更新ID生時間戳
\(id = ((\)now - self::EPOCH) << self::TIME_SHIFT) | (\(this->workerId << self::WORKER_SHIFT) | (\)this->machineId << self::MACHINE_SHIFT) | $this->sequence;
return $id;
}
/**
- 返回id生成參數
- @param $id
- @return array
*/
public function restoreId($id)
{
\(binary = decbin(\)id);
return [
'timestamp' => bindec(substr(\(binary, 0, -self::TIME_SHIFT)) + self::EPOCH, 'workerId' => bindec(substr(\)binary, -self::TIME_SHIFT, self::WORKER_BITS)),
'machineId' => bindec(substr(\(binary, -self::WORKER_SHIFT, self::MACHINE_BITS)), 'sequence' => bindec(substr(\)binary, -self::SEQUENCE_BITS)),
];
}
/**
- 獲取當前毫秒時間戳
- @return string
*/
public function getTimestampM()
{
$time = explode(' ', microtime());
\(time2= substr(\)time[0], 2, 3);
return \(time[1].\)time2;
}
}
id的混淆
- 既然使用的是snowflake方式, 可以使用 原來總結的 進制轉換的方式,轉換為相應的 字符串表示方式
- 或者是 使用 hashids 現有庫,hashids
補充知識
正數的二進制表示方式: 補碼和原碼相同
負數的二進制表示方式: 以其原碼的補碼形式表示
正數的補碼是其二進制表示，與原碼相同。
負數的補碼，將其原碼除符號位外的所有位取反（0變1，1變0，符號位為1不變）后加1。
-1 ^ (-1 << 4)
就是-1的二進制表示為-1的補碼(其值為 位數上全是1, 11111111)
其實等同於: 2的4次方 - 1