[golang] 分布式ID產生演算法Snowflake

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大部分分布式系統中，對一些互斥資源通常需要一個叢集唯一的ID，比如訊息id，訂單號等。而且很多業務需求往往要求這些ID必須具有先後順序，以方便分頁或者排序。這就要求ID具有兩個特性:

• 全域唯一
• 隨時間遞增

Snowflake

Twitter-Snowflake演算法很好的解決了這種需求，它可以非常高效的產生ID，其核心思想如下(圖片來自網路):

snowflake-64bit.jpg

• 時間戳記。時間戳記段位共41位，單位毫秒，可以使用約70年。為了增加剩餘可用期限，一般都會把起始日期盡量後移而不是直接使用1970-01-01。（ps：如果是使用1970，你的程式只能支援到2039年了）
• 機器id。用於區分叢集內不同機器，因為Snowflake產生ID是在每台機器上進行的。一般叢集中每個節點都會有一個自己的id標示，如果實在沒有也可以通過grpc，thrift等由master server產生。我們系統的nodeid是通過zookeeper來產生的。
• 序號。由於高並發的特性，即使時間戳記精確到了毫秒，也有可能出現重複。序號用於同一時間戳記下產生多個id。12位的長度，可以達到每秒上限1000*(2^12)=400W，完全夠用了。

Golang實現

實現代碼如下:

/** Snowflake** 1                                               42           52             64* +-----------------------------------------------+------------+---------------+* | timestamp(ms)                                 | workerid   | sequence      |* +-----------------------------------------------+------------+---------------+* | 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 | 0000000000 | 0000000000 00 |* +-----------------------------------------------+------------+---------------+** 1. 41位時間截(毫秒級)，注意這是時間截的差值（目前時間截 - 開始時間截)。可以使用約70年: (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69* 2. 10位元據機器位，可以部署在1024個節點* 3. 12位序列，毫秒內的計數，同一機器，同一時間截並發4096個序號*/const (   twepoch        = int64(1483228800000)             //開始時間截 (2017-01-01)   workeridBits   = uint(10)                         //機器id所佔的位元   sequenceBits   = uint(12)                         //序列所佔的位元   workeridMax    = int64(-1 ^ (-1 << workeridBits)) //支援的最大機器id數量   sequenceMask   = int64(-1 ^ (-1 << sequenceBits)) //   workeridShift  = sequenceBits                     //機器id左移位元   timestampShift = sequenceBits + workeridBits      //時間戳記左移位元)// A Snowflake struct holds the basic information needed for a snowflake generator workertype Snowflake struct {   sync.Mutex   timestamp int64   workerid  int64   sequence  int64}// NewNode returns a new snowflake worker that can be used to generate snowflake IDsfunc NewSnowflake(workerid int64) (*Snowflake, error) {   if workerid < 0 || workerid > workeridMax {       return nil, errors.New("workerid must be between 0 and 1023")   }   return &Snowflake{       timestamp: 0,       workerid:  workerid,       sequence:  0,   }, nil}// Generate creates and returns a unique snowflake IDfunc (s *Snowflake) Generate() int64 {   s.Lock()   now := time.Now().UnixNano() / 1000000   if s.timestamp == now {       s.sequence = (s.sequence + 1) & sequenceMask       if s.sequence == 0 {           for now <= s.timestamp {               now = time.Now().UnixNano() / 1000000           }       }   } else {       s.sequence = 0   }   s.timestamp = now   r := int64((now-twepoch)<<timestampShift | (s.workerid << workeridShift) | (s.sequence))   s.Unlock()   return r}

參考資料：https://github.com/twitter/snowflake