2020-03-10 23:52:44 Echa攻城獅

唯一ID算法Snowflake相信大家都不墨生，他是Twitter公司提出來的算法。非常廣泛的應用在各種業務系統裡。也因為Snowflake的靈活性和缺點，對他的改造層出不窮，比百度的UidGenerator、美團的Leaf、索尼的Sonyflake等等。這篇帖子主要是講一下原生的Snowflake算法、缺點及改造方案，並分析索尼的Sonyflake源碼對原生Snowflake的改造，

原生Snowflake

原生Snowflake算法使用一個64 bit的整型數據，根據當前的時間來生成ID。原生Snowflake結構如下：

因為最高位是標識位，為1表示為負數，所以最高位不使用。
41bit 保存時間戳，精確到毫秒。也就是說最大可使用的年限是69年。
10bit 的機器位，能部屬在1024臺機器節點來生成ID。
12bit 的序列號，一毫秒最大生成唯一ID的數量為4096個。

原生的Snowflake算法是完全依賴於時間的，如果有時鐘回撥的情況發生，會生成重複的ID，市場上的解決方案也是非常多的：

最簡單的方案，就是關閉生成唯一ID機器的時間同步。
使用阿里雲的的時間服務器進行同步，2017年1月1日的閏秒調整，阿里雲服務器NTP系統24小時“消化”閏秒，完美解決了問題。
如果發現有時鐘回撥，時間很短比如5毫秒,就等待，然後再生成。或者就直接報錯，交給業務層去處理。
可以找2bit位作為時鐘回撥位，發現有時鐘回撥就將回撥位加1，達到最大位後再從0開始進行循環。

個人比較推薦的是最後一個方案

找2bit位作為時鐘回撥位，發現有時鐘回撥就將回撥位加1，達到最大位後再從0開始進行循環。

比如下圖這樣，從機器位上，均出來2位做回撥位：

Sonyflake

Snowflake算法是相當靈活的，我們可以根據自己的業務需要，對63 bit的的各個部分進行增減。索尼公司的Sonyflake對原生的Snowflake進行改進，重新分配了各部分的bit位:

39bit 來保存時間戳，與原生的Snowflake不同的地方是，Sonyflake是以10毫秒為單位來保存時間的。這樣的話，可以使用的年限為 174年 比Snowflake長太多了。

<code>const sonyflakeTimeUnit = 1e7 // nsec, i.e. 10 msec
func toSonyflakeTime(t time.Time) int64 {
    return t.UTC().UnixNano() / sonyflakeTimeUnit
}
func currentElapsedTime(startTime int64) int64 {
    return toSonyflakeTime(time.Now()) - startTime
}/<code>

8bit 做為序列號，每10毫最大生成256個，1秒最多生成25600個，比原生的Snowflake少好多，如果感覺不夠用，目前的解決方案是跑多個實例生成同一業務的ID來彌補。
16bit 做為機器號，默認的是當前機器的私有IP的最後兩位

<code>sf.machineID, err = lower16BitPrivateIP()/<code>

<code>func lower16BitPrivateIP() (uint16, error) {
    ip, err := privateIPv4()
    if err != nil {
        return 0, err
    }
    return uint16(ip[2])<<8 + uint16(ip[3]), nil
}/<code>

對於時間回撥的問題Sonyflake簡單暴力，就是直接等待 :

<code>func (sf *Sonyflake) NextID() (uint64, error) {
    const maskSequence = uint16(1<<bitlensequence>    sf.mutex.Lock()
    defer sf.mutex.Unlock()
    current := currentElapsedTime(sf.startTime)
    if sf.elapsedTime < current {
        sf.elapsedTime = current
        sf.sequence = 0
    } else { // sf.elapsedTime >= current
        sf.sequence = (sf.sequence + 1) & maskSequence
        if sf.sequence == 0 { 

            sf.elapsedTime++
            overtime := sf.elapsedTime - current
            time.Sleep(sleepTime((overtime)))
        }
    }   
    return sf.toID()
}/<bitlensequence>/<code>