Twitter的分布式自增ID算法snowflake(雪花算法) - C#版

概述
分布式系统中,有一些需要使用全局唯一ID的场景,这种时候为了防止ID冲突可以使用36位的UUID,但是UUID有一些缺点,首先他相对比较长,另外UUID一般是无序的。有些时候我们希望能使用一种简单一些的ID,并且希望ID能够按照时间有序生成。而twitter的snowflake解决了这种需求,最初Twitter把存储系统从MySQL迁移到Cassandra,因为Cassandra没有顺序ID生成机制,所以开发了这样一套全局唯一ID生成服务。
该项目地址为:https://github.com/twitter/snowflake是用Scala实现的。
python版详见开源项目https://github.com/erans/pysnowflake。

结构
snowflake的结构如下(每部分用-分开):

0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000

第一位为未使用,接下来的41位为毫秒级时间(41位的长度可以使用69年),然后是5位datacenterId和5位workerId(10位的长度最多支持部署1024个节点) ,最后12位是毫秒内的计数(12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号)

一共加起来刚好64位,为一个Long型。(转换成字符串长度为18)

snowflake生成的ID整体上按照时间自增排序,并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由datacenter和workerId作区分),并且效率较高。据说:snowflake每秒能够产生26万个ID。

源码(C#版本源码)

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;
        }

    }

调用方法:

IdWorker idworker = new IdWorker(1);
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                Response.Write(idworker.nextId() + "<br/>");
            }

转自:https://blog.csdn.net/u011872945/article/details/54562213

posted @ 2019-02-18 14:08  冰封一夏  阅读(1578)  评论(0编辑  收藏
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