PHP利用雪花(SnowFlake)算法生成唯一ID

目录
  • 一、雪花算法原理解析
    • 1. 分布式ID常见生成策略
    • 2. 雪花算法的结构
  • 二、PHP源码实现案例
    • 1.demo1
    • 2.demo2

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

<?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

<?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内容请搜索我们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我们!

时间: 2022-05-10

php生成唯一数字id的方法汇总

关于生成唯一数字ID的问题,是不是需要使用rand生成一个随机数,然后去数据库查询是否有这个数呢?感觉这样的话有点费时间,有没有其他方法呢? 当然不是,其实有两种方法可以解决. 1. 如果你只用php而不用数据库的话,那时间戳+随机数是最好的方法,且不重复: 2. 如果需要使用数据库,即你还需要给这个id关联一些其他的数据.那就给MySQL数据库中的表的id一个AUTO_INCREMENT(自增)属性,每次插入一条数据时,id自动+1,然后使用mysql_insert_id()或LAST_INS

php 生成唯一id的几种解决方法

网上查了下,有很多的方法 1.md5(time() . mt_rand(1,1000000)); 这种方法有一定的概率会出现重复 2.php内置函数uniqid() uniqid() 函数基于以微秒计的当前时间,生成一个唯一的 ID. w3school参考手册有一句话:"由于基于系统时间,通过该函数生成的 ID 不是最佳的.如需生成绝对唯一的 ID,请使用 md5() 函数". 下面方法返回结果类似:5DDB650F-4389-F4A9-A100-501EF1348872 functi

PHP实现Snowflake生成分布式唯一ID的方法示例

前言 Twitter 的 snowflake 在分布式生成唯一 UUID 应用还是蛮广泛的,基于 snowflake 的一些变种的算法网上也有不少.使用 snowflake 生成 UUID 很多都是在分布式场景下使用,我看了下网上有其中有几篇 PHP 实现的都没有考虑到线程安全.现在 PHP 有了 Swoole 的锁和协程的加持,对于我们开发线程安全和高并发模拟还是很方便的,这里用 PHP 结合 Swoole 来学习下实现最简单的 snowflake. 先来看以下 snowflake 的结构:

PHP生成唯一ID之SnowFlake算法

前言:最近需要做一套CMS系统,由于功能比较单一,而且要求灵活,所以放弃了WP这样的成熟系统,自己做一套相对简单一点的.文章的详情页URL想要做成url伪静态的格式即xxx.html 其中xxx考虑过直接用自增主键,但是感觉这样有点暴露文章数量,有同学说可以把初始值设高一点,可是还是可以通过ID差算出一段时间内的文章数量,所以需要一种可以生成唯一ID的算法. 考虑过的方法有 直接用时间戳,或者以此衍生的一系列方法 Mysql自带的uuid 以上两种方法都可以查到就不多做解释了 最终选择了Twit

php生成唯一uid的解决方法详解

目录 一.生成唯一uuid 二.生成唯一uid 三.生成唯一uid的正确方法 补充 一.生成唯一uuid 看到某些人会用uuid去代替用户的uid 从代码中可以看出,通过unique生成一个以毫秒级时间戳为前缀的字符后md5加密 再通过分隔符进行分割后得到uuid 这种方式虽然极大程度的避免了uid的重复 但是生成的uid太长,足足36个字符,而且是混杂英文和数字符号的,可读性很差 而一般的uid中都是纯数值组成的 <?php function generateUUid($strtoupper

3种php生成唯一id的方法

小编在网上查了许多关于php生成唯一id方法的文章,发现有很多的方法,特整理本文与大家分享php生成唯一id的解决方法,希望大家喜欢. 1.md5(time() . mt_rand(1,1000000)); 这种方法有一定的概率会出现重复 2.php内置函数uniqid() uniqid() 函数基于以微秒计的当前时间,生成一个唯一的 ID. w3school参考手册有一句话:"由于基于系统时间,通过该函数生成的 ID 不是最佳的.如需生成绝对唯一的 ID,请使用 md5() 函数".

Java中生成唯一ID的方法示例

有时我们不依赖于数据库中自动递增的字段产生唯一ID,比如多表同一字段需要统一一个唯一ID,这时就需要用程序来生成一个唯一的全局ID. UUID 从Java 5开始, UUID 类提供了一种生成唯一ID的简单方法.UUID是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier)的缩写,UUID来源于OSF(Open Software Foundation,开源软件基金会)的DCE(Distributed Computing Environment,分布式计算环境)规范.UU

Python用UUID库生成唯一ID的方法示例

UUID介绍 UUID是128位的全局唯一标识符,通常由32字节的字符串表示.它可以保证时间和空间的唯一性,也称为GUID,全称为:UUID -- Universally Unique IDentifier,Python 中叫 UUID. 它通过MAC地址.时间戳.命名空间.随机数.伪随机数来保证生成ID的唯一性. UUID主要有五个算法,也就是五种方法来实现. uuid1()--基于时间戳.由MAC地址.当前时间戳.随机数生成.可以保证全球范围内的唯一性,但MAC的使用同时带来安全性问题,局域

基于Java代码实现游戏服务器生成全局唯一ID的方法汇总

在服务器系统开发时,为了适应数据大并发的请求,我们往往需要对数据进行异步存储,特别是在做分布式系统时,这个时候就不能等待插入数据库返回了取自动id了,而是需要在插入数据库之前生成一个全局的唯一id,使用全局的唯一id,在游戏服务器中,全局唯一的id可以用于将来合服方便,不会出现键冲突.也可以将来在业务增长的情况下,实现分库分表,比如某一个用户的物品要放在同一个分片内,而这个分片段可能是根据用户id的范围值来确定的,比如用户id大于1000小于100000的用户在一个分片内.目前常用的有以下几种:

C#生成唯一值的方法汇总

生成唯一值的方法很多,下面就不同环境下生成的唯一标识方法一一介绍,作为工作中的一次总结,有兴趣的可以自行测试: 一.在 .NET 中生成 1.直接用.NET Framework 提供的 Guid() 函数,此种方法使用非常广泛.GUID(全局统一标识符)是指在一台机器上生成的数字,它保证对在同一时空中的任何两台计算机都不会生成重复的 GUID 值(即保证所有机器都是唯一的).关于GUID的介绍在此不作具体熬述,想深入了解可以自行查阅MSDN.代码如下: 复制代码 代码如下: using Syst

python 根据时间来生成唯一的字符串方法

我们很多时候,特别是在生成任务的时候,都需要一个唯一标识字符串来标识这个任务,比较常用的有生成uuid或者通过时间来生成.uuid的话可以直接通过uuid模块来生成.如果是时间的话,可以这么写: def tid_maker(): return '{0:%Y%m%d%H%M%S%f}'.format(datetime.datetime.now()) 这里的时间精确到了微妙,一般来说不会重复,如果想更安全点,可以在后面多加几个随机字符,例如: def tid_maker(): return '{0:

java利用时间格式生成唯一文件名的方法

前言 有时候我们需要截图,在要截图时,有人用到了时间格式,但是时间格式中的:在文件名称中是不被允许的字符,所以就会报错,如何生成唯一的时间文件名: 示例代码 package com.demo; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Calendar; import java.util.Date; import java.util.GregorianCalendar;