PHP利用雪花(SnowFlake)算法生成唯一ID

吾爱主题阅读：164 2022-11-09 15:37:00 评论：0

这个算法的好处很简单可以在每秒产生约400W个不同的16位数字ID(10进制)

一、雪花算法原理解析

1. 分布式ID常见生成策略

分布式ID生成策略常见的有如下几种：

数据库自增ID。
UUID生成。
Redis的原子自增方式。
数据库水平拆分，设置初始值和相同的自增步长。
批量申请自增ID。
雪花算法。
百度UidGenerator算法(基于雪花算法实现自定义时间戳)。
美团Leaf算法(依赖于数据库，ZK)。

本文主要介绍SnowFlake 算法，是 Twitter 开源的分布式 id 生成算法。

其核心思想就是：使用一个 64 bit 的 long 型的数字作为全局唯一 id。在分布式系统中的应用十分广泛，且ID 引入了时间戳，保持自增性且不重复。

2. 雪花算法的结构

主要分为以下几个部分：

是 1 个 bit：0，这个是无意义的。
是 41 个 bit：表示的是时间戳。
是 10 个 bit：表示的是机房 id，0000000000，因为我传进去的就是0。
是 12 个 bit：表示的序号，就是某个机房某台机器上这一毫秒内同时生成的 id 的序号，0000 0000 0000。

我们分别解释一下四个部分：

1 bit

是无意义的：

因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0。

41 bit

表示的是时间戳，单位是毫秒。

41 bit 可以表示的数字多达 2^41 - 1，也就是可以标识 2 ^ 41 - 1 个毫秒值，换算成年就是表示 69 年的时间。

10 bit

记录工作机器 id，代表的是这个服务最多可以部署在 2^10 台机器上，也就是 1024 台机器。

但是 10 bit 里 5 个 bit 代表机房 id，5 个 bit 代表机器 id。意思就是最多代表 2 ^ 5 个机房（32 个机房），每个机房里可以代表 2 ^ 5 个机器（32 台机器），这里可以随意拆分，比如拿出4位标识业务号，其他6位作为机器号。可以随意组合。

12 bit

这个是用来记录同一个毫秒内产生的不同 id。

12 bit 可以代表的最大正整数是 2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是说可以用这个 12 bit 代表的数字来区分同一个毫秒内的 4096 个不同的 id。也就是同一毫秒内同一台机器所生成的最大ID数量为4096

简单来说，你的某个服务假设要生成一个全局唯一 id，那么就可以发送一个请求给部署了 SnowFlake 算法的系统，由这个 SnowFlake 算法系统来生成唯一 id。这个 SnowFlake 算法系统首先肯定是知道自己所在的机器号，（这里姑且讲10bit全部作为工作机器ID）接着 SnowFlake 算法系统接收到这个请求之后，首先就会用二进制位运算的方式生成一个 64 bit 的 long 型 id，64 个 bit 中的第一个 bit 是无意义的。接着用当前时间戳（单位到毫秒）占用41 个 bit，然后接着 10 个 bit 设置机器 id。最后再判断一下，当前这台机房的这台机器上这一毫秒内，这是第几个请求，给这次生成 id 的请求累加一个序号，作为最后的 12 个 bit。

二、PHP源码实现案例

1.demo1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 <?php /** * 雪花算法类 * @package app\helpers */ class SnowFlake { const EPOCH = 1479533469598; const max12bit = 4095; const max41bit = 1099511627775; static $machineId = null; public static function machineId( $mId = 0) { self:: $machineId = $mId ; } public static function generateParticle() { /* * Time - 42 bits */ $time = floor (microtime(true) * 1000); /* * Substract custom epoch from current time */ $time -= self::EPOCH; /* * Create a base and add time to it */ $base = decbin (self::max41bit + $time ); /* * Configured machine id - 10 bits - up to 1024 machines */ if (!self:: $machineId ) { $machineid = self:: $machineId ; } else { $machineid = str_pad ( decbin (self:: $machineId ), 10, "0" , STR_PAD_LEFT); } /* * sequence number - 12 bits - up to 4096 random numbers per machine */ $random = str_pad ( decbin (mt_rand(0, self::max12bit)), 12, "0" , STR_PAD_LEFT); /* * Pack */ $base = $base . $machineid . $random ; /* * Return unique time id no */ return bindec ( $base ); } public static function timeFromParticle( $particle ) { /* * Return time */ return bindec ( substr ( decbin ( $particle ),0,41)) - self::max41bit + self::EPOCH; } }

2.demo2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 <?php public function createID(){ //假设一个机器id $machineId = 1234567890; //41bit timestamp(毫秒) $time = floor (microtime(true) * 1000); //0bit 未使用 $suffix = 0; //datacenterId 添加数据的时间 $base = decbin (pow(2,40) - 1 + $time ); //workerId 机器ID $machineid = decbin (pow(2,9) - 1 + $machineId ); //毫秒类的计数 $random = mt_rand(1, pow(2,11)-1); $random = decbin (pow(2,11)-1 + $random ); //拼装所有数据 $base64 = $suffix . $base . $machineid . $random ; //将二进制转换int $base64 = bindec ( $base64 ); $id = sprintf( '%.0f' , $base64 ); return $id ; }

SnowFlake的优点是，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(由数据中心ID和机器ID作区分)，效率较高。但是依赖与系统时间的一致性，如果系统时间被回调，或者改变，可能会造成id冲突或者重复。实际中我们的机房并没有那么多，我们可以改进改算法，将10bit的机器id优化，成业务表或者和我们系统相关的业务。

到此这篇关于PHP利用雪花(SnowFlake)算法生成唯一ID的文章就介绍到这了,更多相关PHP生成唯一ID内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/gMda7TdiD1QWgzYmJ-ztTA

可以去百度分享获取分享代码输入这里。

声明

1.本站遵循行业规范，任何转载的稿件都会明确标注作者和来源；2.本站的原创文章，请转载时务必注明文章作者和来源，不尊重原创的行为我们将追究责任；3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。