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Snowflake

算法介绍

Snowflake 是由 Twitter 提出的一个分布式全局唯一 ID 生成算法,算法生成 ID 的结果是一个 64bit 大小的长整,标准算法下它的结构如下图:

snowflake
  • 1 位,不用。
    • 二进制中最高位为符号位,我们生成的 ID 一般都是正整数,所以这个最高位固定是 0。
  • 41 位,用来记录时间戳(毫秒)。
    • 41 位 可以表示 2^41 - 1 个数字。
    • 也就是说 41 位 可以表示 2^41 - 1 个毫秒的值,转化成单位年则是 (2^41 - 1) / (1000 * 60 * 60 * 24 * 365) 约为 69 年。
  • 10 位,用来记录工作机器 ID
    • 可以部署在 2^101024 个节点,包括 5DatacenterId5WorkerId
  • 12 位,序列号,用来记录同毫秒内产生的不同 id
    • 12 位 可以表示的最大正整数是 2^12 - 14095 个数字,来表示同一机器同一时间截(毫秒)内产生的 4095ID 序号。

Snowflake 可以保证:

  • 所有生成的 ID 按时间趋势递增。
  • 整个分布式系统内不会产生重复 ID(因为有 DatacenterId (5 bits)WorkerId (5 bits) 来做区分)。

Hyperf 的 hyperf/snowflake 组件在设计上提供了很好的可扩展性,允许您通过简单的扩展就能实现其它基于 Snowflake 的变体算法。

安装

composer require hyperf/snowflake

使用

框架提供了 MetaGeneratorInterfaceIdGeneratorInterfaceMetaGeneratorInterface 会生成 IDMeta 文件,IdGeneratorInterface 则会根据对应的 Meta 文件生成 分布式 ID

框架默认使用的 MetaGeneratorInterface 是基于 Redis 实现的 毫秒级别生成器。配置文件位于 config/autoload/snowflake.php,如配置文件不存在可通过执行 php bin/hyperf.php vendor:publish hyperf/snowflake 命令创建默认配置,配置文件内容如下:

<?php

declare(strict_types=1);

use HyperfSnowflakeMetaGeneratorRedisMilliSecondMetaGenerator;
use HyperfSnowflakeMetaGeneratorRedisSecondMetaGenerator;
use HyperfSnowflakeMetaGeneratorInterface;

return [
    'begin_second' => MetaGeneratorInterface::DEFAULT_BEGIN_SECOND,
    RedisMilliSecondMetaGenerator::class => [
        // Redis Pool
        'pool' => 'default',
        // 用于计算 WorkerId 的 Key 键
        'key' => RedisMilliSecondMetaGenerator::DEFAULT_REDIS_KEY
    ],
    RedisSecondMetaGenerator::class => [
        // Redis Pool
        'pool' => 'default',
        // 用于计算 WorkerId 的 Key 键
        'key' => RedisMilliSecondMetaGenerator::DEFAULT_REDIS_KEY
    ],
];

框架中使用 Snowfalke 十分简单,只需要从 DI 中取出 IdGeneratorInterface 对象即可。

<?php
use HyperfSnowflakeIdGeneratorInterface;
use HyperfUtilsApplicationContext;

$container = ApplicationContext::getContainer();
$generator = $container->get(IdGeneratorInterface::class);

$id = $generator->generate();

当知道 ID 需要反推对应的 Meta 时,只需要调用 degenerate 即可。

<?php
use HyperfSnowflakeIdGeneratorInterface;
use HyperfUtilsApplicationContext;

$container = ApplicationContext::getContainer();
$generator = $container->get(IdGeneratorInterface::class);

$meta = $generator->degenerate($id);

重写 Meta 生成器

分布式全局唯一 ID 的实现方式多种多样,也有很多基于 Snowflake 算法的变体算法,虽然都是 Snowflake 算法,但也不尽相同。比如有人可能会根据 UserId 生成 Meta,而非 WorkerId。接下来,让我们实现一个简单的 MetaGenerator。简单的来讲,UserId 绝对会超过 10 bit,所以默认的 DataCenterIdWorkerId 肯定是装不过来的,所以就需要对 UserId 取模。

<?php

declare(strict_types=1);

use HyperfSnowflakeIdGenerator;

class UserDefinedIdGenerator
{
    /**
     * @var IdGeneratorSnowflakeIdGenerator
     */
    protected $idGenerator;

    public function __construct(IdGeneratorSnowflakeIdGenerator $idGenerator)
    {
        $this->idGenerator = $idGenerator;
    }

    public function generate(int $userId)
    {
        $meta = $this->idGenerator->getMetaGenerator()->generate();

        return $this->idGenerator->generate($meta->setWorkerId($userId % 31));
    }

    public function degenerate(int $id)
    {
        return $this->idGenerator->degenerate($id);
    }
}

use HyperfUtilsApplicationContext;

$container = ApplicationContext::getContainer();
$generator = $container->get(UserDefinedIdGenerator::class);
$userId = 20190620;

$id = $generator->generate($userId);
原文地址:https://blog.csdn.net/q7825103/article/details/105379906
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