過去的項目開發中，我們常常選用的資料庫是mysql，mysql以其體積小、速度快等優勢，備受中小型項目的青睐。随着項目資料量的迅速增長，mysql已無法滿足我們的項目需求，資料遷移迫在眉睫。經多方對比綜合考慮，我們選擇了tidb分布式資料庫。但是資料遷移後我們遇到一個問題，之前mysql資料庫中，我們采用的是自增id主鍵，可選用的tidb又對自增主鍵不是很友好，是以我們選用了另一種主鍵生成方式：Snowflake算法。
算法原理
SnowFlake算法是Twitter設計的一個可以在分布式系統中生成唯一的ID的算法，它可以滿足每秒上萬條消息ID配置設定的請求，這些消息ID是唯一的且有大緻的遞增順序。
SnowFlake算法産生的ID是一個64位的整型，結構如下：
第一位是辨別位，一般不使用，接下來的41位為毫秒級時間差（以1970年為起始時間，41位的長度可以使用69年，從1970-01-01 08:00:00，年 = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69），然後是5位datacenterId（最大支援25＝32個，二進制表示從00000-11111，也即是十進制0-31），和5位workerId（最大支援25＝32個，原理同datacenterId），是以datacenterId*workerId最多支援部署1024個節點，最後12位是毫秒内的計數（12位的計數順序号支援每個節點每毫秒産生2^12＝4096個ID序号）。
所有位數加起來共64位，恰好是一個Long型。
當然，實際使用過程中，時間戳、工作機id、序列号的位數是可以根據需要調整的。
優缺點
優點：
01
趨勢遞增：毫秒數在高位，序列号在低位
02
性能高無單點：本地計算不依賴資料庫等第三方
03
使用靈活：三個組成部分的位數可按需求調整
缺點：
01
序列不連續
02
無法控制生成規則（比如序列起始等）
03
強依賴機器時鐘，如果時鐘回撥，會導緻序列重複或者系統不可用
實作代碼
#coding: utf-8
import datetime
# 起始時間, 不能改變, 2020-04-10
twepoch = 1586448000000
datacenter_id_bits = 5
worker_id_bits = 15
sequence_id_bits = 2
max_datacenter_id = 1 << datacenter_id_bits
max_worker_id = 1 << worker_id_bits
max_sequence_id = 1 << sequence_id_bits
max_timestamp = 1 << (64 - datacenter_id_bits - worker_id_bits - sequence_id_bits)
def make_snowflake(timestamp_ms, datacenter_id, worker_id, sequence_id, twepoch=twepoch):
"""generate a twitter-snowflake id, based on
:param timestamp_ms: time since UNIX epoch in milliseconds
:param datacenter_id: exec ip
:param worker_id: process id,max is 32767, min is 0
:param sequence_id: thread id, max is 3, min is 0
:param twepoch: start time stamp
:return:
"""
sid = ((int(timestamp_ms) - twepoch) % max_timestamp) << datacenter_id_bits << worker_id_bits << sequence_id_bits
sid += (datacenter_id % max_datacenter_id) << worker_id_bits << sequence_id_bits
sid += (worker_id % max_worker_id) << sequence_id_bits
sid += sequence_id % max_sequence_id
效果
采用Snowflake算法後，資料id可以保持時間遞增并且全局唯一。
總結
Snowflake是分布式系統中，用來生成全局唯一ID的一種常用算法。和UUID相比，Snowflake具有簡單、占用空間小、有序等優點。但Snowflake算法也有它的弊端，時鐘回撥、時鐘錯亂問題，将是我們程式中需要考慮的問題。
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