Twitter的分布式自增ID算法snowflake - 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/>");

}

代码下载地址：下载

snowflate算法说明

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作者：doubleicon

来源：CSDN

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