基于Twitter的雪花算法改造，分布式全局唯一ID生成器(可用于訂單号)

分布式系統中我們一般會對一些資料量大的業務進行拆分，如:訂單表，使用者表。因為資料量巨大一張表無法承載。就會對其進行分庫分表。

但一旦涉及到分庫分表，就會引申出分布式系統中唯一主鍵ID的生成問題，永不遷移資料和避免熱點的文章中要求需要唯一ID的特性。

1. 背景

在複雜分布式系統中，往往需要對大量的資料和消息進行唯一辨別。如在美團點評的金融、支付、餐飲、酒店、貓眼電影等産品的系統中，資料日漸增長，對資料分庫分表後需要有一個唯一ID來辨別一條資料或消息，資料庫的自增ID顯然不能滿足需求；特别一點的如訂單、騎手、優惠券也都需要有唯一ID做辨別。此時一個能夠生成全局唯一ID的系統是非常必要的。

（1）業務系統對分布式ID有哪些訴求

全局唯一性：不能出現重複的ID号，既然是唯一辨別，這是最基本的要求；

趨勢遞增：在MySQL InnoDB引擎中使用的是聚集索引，由于多數RDBMS使用B-tree的資料結構來存儲索引資料，在主鍵的選擇上面我們應該盡量使用有序的主鍵保證寫入性能；

單調遞增：保證下一個ID一定大于上一個ID，例如事務版本号、IM增量消息、排序等特殊需求；

資訊安全：如果ID是連續的，惡意使用者的扒取工作就非常容易做了，直接按照順序下載下傳指定URL即可；如果是訂單号就更危險了，競争對手可以直接知道我們一天的單量。是以在一些應用場景下，會需要ID無規則、不規則；

性能要求：高可用。如平均延遲和TP999延遲都要盡可能低；可用性5個9；高QPS；

分布式id生成算法的有很多種，Twitter的SnowFlake就是其中經典的一種。

本文介紹的是基于Twitter的SnowFlake的一種優化版本,預設支援的運作環境: php-fpm、shell-cli、php -S 127.0.0.1:80 模式下生成全局唯一ID

Twitter版SnowFlake

SnowFlake算法(簡稱雪花算法)生成64位的二進制正整數，然後轉換成10進制的數。64位二進制數由如下部分組成：

優化後SnowFlake版本

基于Twitter的雪花算法改造，分布式全局唯一ID生成器, 組成<毫秒級時間戳+機器ip+程序id+序列号>

長度最長為64位bit,各bit位含義如下：

• ​

  ​1位​

  ​ 不用。二進制中最高位為1的都是負數，但是我們生成的id一般都使用整數，是以這個最高位固定是0
• ​

  ​41位​

  ​ 用來記錄時間戳（毫秒）

• 41位可以表示$2^{41}-1$個數字，
• 如果隻用來表示正整數（計算機中正數包含0），可以表示的數值範圍是：0 至 $2^{41}-1$，減1是因為可表示的數值範圍是從0開始算的，而不是1。
• 也就是說41位可以表示$2^{41}-1$個毫秒的值，轉化成機關年則是$(2^{41}-1) / (1000 * 60 * 60 * 24 * 365) = 69$年

• ​

  ​10位​

  ​ 機器IP低10位,可以支援最多1023個機器節點
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  ​10位​

  ​ 目前處理程序辨別,10位的長度最多支援1023個機器程序
• ​

  ​2位​

  ​ 計數序列号,序列号即序列自增id,可以支援同一節點的同一程序同一毫秒生成4個ID序号

優點

1、此方案每秒能夠産生409.6萬個ID，性能快
2、時間戳在高位，自增序列在低位，整個ID是趨勢遞增的，按照時間有序遞增
3、靈活度高，可以根據業務需求，調整bit位的劃分，滿足不同的需求      

缺點

1、依賴機器的時鐘，如果伺服器時鐘回撥，會導緻重複ID生成      

使用

通過composer包引用，引用到項目中

use WeberGiles\Favorites\Snowflake;

//生成一個全局唯一ID
echo Snowflake::uniqueId();