snowflake ID生成器 | 易学教程

背景

Snowflake 是 Twitter 内部的一个 ID 生算法，
可以通过一些简单的规则保证在大规模分布式情况下生成唯一的 ID 号码。

其组成为：
第一个 bit 为未使用的符号位。
第二部分由 41 位的时间戳（毫秒）构成，他的取值是当前时间相对于某一时间的偏移量。
第三部分和第四部分的 5 个 bit 位表示数据中心和机器 ID，其能表示的最大值为 2^5 -1 = 31；
最后部分由 12 个 bit 组成，其表示每个工作节点每毫秒生成的序列号 ID，同一毫秒内最多可生成 2^12 -1 即 4095 个 ID。

需要注意的是：

在分布式环境中，5 个 bit 位的 datacenter 和 worker 表示最多能部署 31 个数据中心，每个数据中心最多可部署 31 台节点。
41 位的二进制长度最多能表示 2^41 -1 毫秒即 69 年，所以雪花算法最多能正常使用 69 年，为了能最大限度的使用该算法，你应该为其指定一个开始时间。

由上可知，雪花算法生成的 ID 并不能保证唯一，如当两个不同请求同一时刻进入相同的数据中心的相同节点时，而此时该节点生成的 sequence 又是相同时，就会导致生成的 ID 重复。

所以要想使用雪花算法生成唯一的 ID，就需要保证同一节点同一毫秒内生成的序列号是唯一的。基于此，可以有多种方式参考链接2：
RandomSequenceResolver（随机生成）
RedisSequenceResolver （基于 redis psetex 和 incrby 生成）
LaravelSequenceResolver（基于 laravel 生成）
SwooleSequenceResolver（基于 swoole_lock 锁）
不同的提供者只需要保证同一毫秒生成的序列号不同，就能得到唯一的 ID

代码

php实现



/**
 * ID 生成策略
 * 毫秒级时间41位+机器ID 10位+毫秒内序列12位。
 * 0       1           41        46         51          63
 * +-------+-----------+---------+-----------+-----------+
 * |unused |timestamp  |workId   |machineId  |sequence   |
 * +-------+-----------+---------+-----------+-----------+
 *  1bit是 未使用的符号位
 *  接着41bits是 微秒为单位的timestamp
 *  接着5bits是 业务线ID
 *  接着5bits是 事先配置好的机器ID
 *  最后12bits是 累加计数器
 *
 *  workerId  (5bits) 最多只能有32个业务同时产生ID
 *  machineId (5bits) 最多只能有32台机器同时产生ID
 *  sequence  (12bits) 1台机器1ms中最多产生4096个ID
 */
class Snowflake
{

    const EPOCH = 1571829625238; // 起始时间戳,毫秒

    const SEQUENCE_BITS = 12; // 序号部分 12位
    const SEQUENCE_MAX = -1 ^ (-1 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) {
                // 当前毫秒内生成的序号已经超出最大范围，等待下一毫秒重新生成
                // 使用 usleep(1) 一样
                while ($now timestamp) {
                    $now = $this->getTimestampM();
                }
            }
        } else {
            $this->sequence = 0;
        }
        $this->timestamp = $now; // 更新ID生时间戳
        $id = (($now - self::EPOCH) workerId machineId sequence;
        return $id;
    }

    /**
     * 返回id生成参数
     * @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)),
        ];
    }

    /**
     * 获取当前毫秒时间戳
     * @return string
     */
    public function getTimestampM()
    {
        $time = explode(' ', microtime());
        $time2= substr($time[0], 2, 3);
        return  $time[1].$time2;
    }
}