Visão geral
Em sistemas distribuídos, existem alguns cenários que exigem o uso de um ID globalmente exclusivo. Nesse caso, um UUID de 36 bits pode ser usado para evitar conflitos de ID.
No entanto, o UUID tem algumas desvantagens. Em primeiro lugar, é relativamente longo e os UUIDs geralmente são desordenados.
Às vezes, esperamos usar um ID mais simples e que o ID possa ser gerado de maneira ordenada.
O floco de neve do Twitter resolve essa demanda. Inicialmente, o Twitter migrou o sistema de armazenamento do MySQL para o Cassandra.
Como o Cassandra não tinha um mecanismo de geração de ID sequencial, ele desenvolveu um serviço de geração de ID único global.
estrutura
A estrutura do floco de neve é a seguinte (cada parte é separada por -):
0-0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0-00000-00000-000000000000 O
primeiro dígito não é usado e os próximos 41 dígitos são milissegundos (41 dígitos podem ser usados por 69 anos ) e, em seguida, 5 datacenterId 5
workerId (10 bits até o comprimento da implantação dos nós de suporte 1024), os últimos 12 bits são a contagem (a contagem do número de sequência 12 de cada seção de suporte no
ponto de milissegundo ID 4096 é gerado a cada milissegundo O número de série)
soma exatamente 64 bits, que é um tipo Longo. (O comprimento é de até 19 depois de ser convertido em uma string de caracteres)
Os IDs gerados pelo floco de neve são classificados por incremento de tempo como um todo, e não haverá colisões de ID em todo o sistema distribuído (diferenciado por datacenter e
workerId), e a eficiência é alta. Snowflake pode gerar 260.000 IDs por segundo após o teste
C #
public class IdWorker
{
//机器ID
private static long workerId;
private static long twepoch = 687888001020L; //唯一时间,这是一个避免重复的随机量,自行设定不要大于当前时间戳
private static long sequence = 0L;
private static int workerIdBits = 4; //机器码字节数。4个字节用来保存机器码(定义为Long类型会出现,最大偏移64位,所以左移64位没有意义)
public static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits; //最大机器ID
private static int sequenceBits = 10; //计数器字节数,10个字节用来保存计数码
private static int workerIdShift = sequenceBits; //机器码数据左移位数,就是后面计数器占用的位数
private static int timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits; //时间戳左移动位数就是机器码和计数器总字节数
public static long sequenceMask = -1L ^ -1L << sequenceBits; //一微秒内可以产生计数,如果达到该值则等到下一微妙在进行生成
private long lastTimestamp = -1L;
/// <summary>
/// 机器码
/// </summary>
/// <param name="workerId"></param>
public IdWorker(long workerId)
{
if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0)
throw new Exception(string.Format("worker Id can't be greater than {0} or less than 0 ", workerId));
IdWorker.workerId = workerId;
}
public long nextId()
{
lock (this)
{
long timestamp = timeGen();
if (this.lastTimestamp == timestamp)
{ //同一微妙中生成ID
IdWorker.sequence = (IdWorker.sequence + 1) & IdWorker.sequenceMask; //用&运算计算该微秒内产生的计数是否已经到达上限
if (IdWorker.sequence == 0)
{
//一微妙内产生的ID计数已达上限,等待下一微妙
timestamp = tillNextMillis(this.lastTimestamp);
}
}
else
{ //不同微秒生成ID
IdWorker.sequence = 0; //计数清0
}
if (timestamp < lastTimestamp)
{ //如果当前时间戳比上一次生成ID时时间戳还小,抛出异常,因为不能保证现在生成的ID之前没有生成过
throw new Exception(string.Format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for {0} milliseconds",
this.lastTimestamp - timestamp));
}
this.lastTimestamp = timestamp; //把当前时间戳保存为最后生成ID的时间戳
long nextId = (timestamp - twepoch << timestampLeftShift) | IdWorker.workerId << IdWorker.workerIdShift | IdWorker.sequence;
return nextId;
}
}
/// <summary>
/// 获取下一微秒时间戳
/// </summary>
/// <param name="lastTimestamp"></param>
/// <returns></returns>
private long tillNextMillis(long lastTimestamp)
{
long timestamp = timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp)
{
timestamp = timeGen();
}
return timestamp;
}
/// <summary>
/// 生成当前时间戳
/// </summary>
/// <returns></returns>
private long timeGen()
{
return (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalMilliseconds;
}
}
Chamada C #
IdWorker idworker = new IdWorker(1);
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
Response.Write(idworker.nextId() + "<br/>");
}
Java
public class IdWorker {
private final long workerId;
private final static long twepoch = 1288834974657L;
private long sequence = 0L;
private final static long workerIdBits = 4L;
public final static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits;
private final static long sequenceBits = 10L;
private final static long workerIdShift = sequenceBits;
private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits;
public final static long sequenceMask = -1L ^ -1L << sequenceBits;
private long lastTimestamp = -1L;
public IdWorker(final long workerId) {
super();
if (workerId > this.maxWorkerId || workerId < 0) {
throw new IllegalArgumentException(String.format(
"worker Id can't be greater than %d or less than 0",
this.maxWorkerId));
}
this.workerId = workerId;
}
public synchronized long nextId() {
long timestamp = this.timeGen();
if (this.lastTimestamp == timestamp) {
this.sequence = (this.sequence + 1) & this.sequenceMask;
if (this.sequence == 0) {
System.out.println("###########" + sequenceMask);
timestamp = this.tilNextMillis(this.lastTimestamp);
}
} else {
this.sequence = 0;
}
if (timestamp < this.lastTimestamp) {
try {
throw new Exception(
String.format(
"Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
this.lastTimestamp - timestamp));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.lastTimestamp = timestamp;
long nextId = ((timestamp - twepoch << timestampLeftShift))
| (this.workerId << this.workerIdShift) | (this.sequence);
System.out.println("timestamp:" + timestamp + ",timestampLeftShift:"
+ timestampLeftShift + ",nextId:" + nextId + ",workerId:"
+ workerId + ",sequence:" + sequence);
return nextId;
}
private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) {
long timestamp = this.timeGen();
while (timestamp <= lastTimestamp) {
timestamp = this.timeGen();
}
return timestamp;
}
private long timeGen() {
return System.currentTimeMillis();
}
//调用
public static void main(String[] args){
IdWorker worker2 = new IdWorker(2);
System.out.println(worker2.nextId());
}
}
Reimpresso de: https://www.jianshu.com/p/521dde97d3aa