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Twitter分布式自增ID算法snowflake原理解析(订单id生成)

snowflake

通常情况下,用时间来表示是最简单的,如果同一时间(毫秒)有很多请求进来怎么办?
时间戳后面拼接上一个数字,这个数字可以通过锁控制每次递增,每毫秒清零,重新开始递增。

即便这样,只是解决了单机的问题,如果是分布式环境,不同的机器,还是可能产生一样的id的,这怎么解决?
在上述时间戳和数字的基础上在拼接上机器的id,这样就不会重复了。

不同的数据中心,机器id是可能重复的,怎么搞?
再拼接上数据中心的id就行了。

不同的星球上。。。

思想朴实无华,但是大道至简。

最终产生的id是这个样子的,时间戳,工作机器id,序列号可以根据实际需要调整长度(通常情况下不需要调整,完全够用),总体64bit就行:

以JAVA为例

  Twitter分布式自增ID算法snowflake,生成的是Long类型的id,一个Long类型占8个字节,每个字节占8比特,也就是说一个Long类型占64个比特(0和1)。

那么一个Long类型的64个比特,

twitter是这样分配的:正数位(占1比特)+时间戳(占41比特)+机械id(占5比特)+数据中心(占5比特)+自增值(占12比特),总共64比特组成的一个Long类型。

时间戳(占41个比特):毫秒数,大约可以使使用69年

机械id(占5个比特):即2的5次方等于32个机器

数据中心id(占5个比特):即2的5次方等于32个数据中心

自增值(占12比特):2的12次方等于4096。也就是说每毫秒最多可以生成4096个id,如果cpu生产id的速度大于每毫秒4096个,那么需要使线程进行等待到下一毫秒,重新计数获取自增值。

snowflake算法的好处:

    # 生成的id是一个数字的Long类型

    # 无需链接数据库或者redis,超高性能。

snowflake算法的弊端:

    # 每毫秒只能生成4096个id。随着cpu不断的进步,每毫秒4096个id将不能满足。可以不用担心,即便cpu性能超过了这个值,那么只需等待到下一个毫秒

    # 只能使用69年

    #每毫秒重新计数,空闲时间会浪费很多id空间。

    #系统时间不可回退,回退将会导致id重复。另:系统时间可以前进,不受影响。

以上就是对snowflake的一些总结。

snowflake算法改进1:

    针对空闲时间会浪费很多id空间,改进:咱们可以把时间戳的单位改为秒。使用31个比特的时间戳(秒),节约了10个比特,2的31次方等于2,147,483,648秒,约为69年。然后我们把节约出来的10个字节交给自增值,此时自增值(12+10=22比特),即2的22次方等于4,194,304。     

  改进前的snowflake算法结构为:正数位(占1比特)+时间戳(占41比特)+机械id(占5比特)+数据中心(占5比特)+自增值(占12比特)

  改进后的snowflake算法结构为:正数位(占1比特)+时间戳(占31比特)+机械id(占5比特)+数据中心(占5比特)+自增值(占22比特)

 改进后的优点:

        # 避免空闲时间会浪费很多id空间,支持每秒生成419万个id。

    改进后的snowflake算法同样是使用69年,时间戳以秒为单位,每秒支持约419万个id生成。此时避免使用毫秒时间戳的浪费id空间的弊端。当然还可以继续改进,比如:使用分钟为单位的时间戳(要注意的是:使用分钟为单位的时间戳,如果服务器宕机,那么你需要等待1分钟后才能启动服务器,否则将会导致自增值归零重新计数,当前分钟内生成的id和宕机时生成的id会重复)。

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