基于.NET Standard的分布式自增ID算法--Snowflake

概述

本篇文章主要讲述分布式ID生成算法中最出名的Snowflake算法。搞.NET开发的,数据库主键最常见的就是int类型的自增主键和GUID类型的uniqueidentifier。
那么为何还要引入snowflake呢?

INT自增主键

自增主键是解决主键生成的最简单方案,它有如下优势:

  1. 数据库本身负责主键生成,效率高
  2. 数据库本身保证主键顺序递增,方便存储和检索

相对应的,它也有如下缺点:

  1. 严重依赖数据库服务
  2. 强顺序递增,不易横向扩展
  3. 分库分表很难处理
  4. 不方便导入数据
  5. 上层应用在插入数据时,如果需要获知主键,必须再次查询

总结来说,INT自增主键在单机性能和主键严格递增上由很大的优势,但是在扩展性和分布式数据库上有较大限制

GUID主键

GUID(全局唯一标识符,Globally Unique Identifier)为128位(16字节),它使用太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和许多可能的数字根据算法动态生成,理论上可以有2^128个结果,
所以产生2个相同的ID的几率非常小。

它的优点如下:

  1. 应用生成,解放服务器压力
  2. 生成的ID可以做到全库唯一,方便数据库分库分表、数据导入

缺点也很明显:

  1. 16字节太长,浪费空间
  2. 非顺序递增,增加数据库存储和检索开销

在做数据库主键选则时,如果系统较小,业务逻辑相对简单,可以考虑使用自增主键;如果业务复杂,涉及到分库分表分布式等,建议考虑GUID。如果认为GUID的缺点太影响使用,
可以考虑马上开始重点介绍的分布式ID生成算法 Snowflake

Snowflake是由Twitter提出并首先使用的分布式ID生成算法,使用它来生成分布式趋势递增的Id。

  1. 分布式
    Id有分布式系统的节点自己生成

  2. 趋势递增
    主键非严格顺序递增的,而是根数时间顺序递增,这在一定程度上保证了数据存储和索引的效率

算法讲解

总长度为64位长整型(8字节)

1位:首字节固定为0,来保证所有生成的数据都是正数

41位:第2到第42位工41字节,用于生成毫秒级时间戳,计算大概(2^41−1)/(1000∗60∗60∗24∗365)=69 年,对于一般系统来说绝对够用。

10位: 第43位到第52位为工作机ID,可表示2^10=1024台设备,一般高5位表示机房Id(datacenterId),低5位表示工作节点ID(workid)

12位:第53位到第64位表示序列号,2^12-1=4095

综上算法,表示单机每毫秒可以提供4095个Id,所有机器每毫秒可生成4095*1024=4194304个Id。

它的优点如下:

  1. 应用生成,解放服务器压力
  2. 生成的ID可以做到全库唯一,方便数据库分库分表、数据导入
  3. 8字节,长整型,节省空间
  4. 趋势递增,方便数据存储和查询

如何在.NET中实现该算法呢?下篇博客重点揭晓。

posted @ 2018-12-09 16:18 蜗牛往前走 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏