基于python实现雪花算法过程详解

Python  /  管理员 发布于 7年前   277

这篇文章主要介绍了基于python实现雪花算法过程详解,文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下

Snowflake是Twitter提出来的一个算法，其目的是生成一个64bit的整数:

• 1bit:一般是符号位，不做处理
• 41bit:用来记录时间戳，这里可以记录69年，如果设置好起始时间比如今年是2018年，那么可以用到2089年，到时候怎么办？要是这个系统能用69年，我相信这个系统早都重构了好多次了。
• 10bit:10bit用来记录机器ID，总共可以记录1024台机器，一般用前5位代表数据中心，后面5位是某个数据中心的机器ID
• 12bit:循环位，用来对同一个毫秒之内产生不同的ID，12位可以最多记录4095个，也就是在同一个机器同一毫秒最多记录4095个，多余的需要进行等待下毫秒。

上面只是一个将64bit划分的标准，当然也不一定这么做，可以根据不同业务的具体场景来划分，比如下面给出一个业务场景：

• 服务目前QPS10万，预计几年之内会发展到百万。
• 当前机器三地部署，上海，北京，深圳都有。
• 当前机器10台左右，预计未来会增加至百台。
• 这个时候我们根据上面的场景可以再次合理的划分62bit,QPS几年之内会发展到百万，那么每毫秒就是千级的请求，目前10台机器那么每台机器承担百级的请求，为了保证扩展，后面的循环位可以限制到1024，也就是2^10，那么循环位10位就足够了。

机器三地部署我们可以用3bit总共8来表示机房位置，当前的机器10台，为了保证扩展到百台那么可以用7bit 128来表示，时间位依然是41bit,那么还剩下64-10-3-7-41-1 = 2bit,还剩下2bit可以用来进行扩展。

时钟回拨

因为机器的原因会发生时间回拨，我们的雪花算法是强依赖我们的时间的，如果时间发生回拨，有可能会生成重复的ID，在我们上面的nextId中我们用当前时间和上一次的时间进行判断，如果当前时间小于上一次的时间那么肯定是发生了回拨，算法会直接抛出异常.

# Twitter's Snowflake algorithm implementation which is used to generate distributed IDs.# https://github.com/twitter-archive/snowflake/blob/snowflake-2010/src/main/scala/com/twitter/service/snowflake/IdWorker.scalaimport timeimport loggingfrom .exceptions import InvalidSystemClock# 64位ID的划分WORKER_ID_BITS = 5DATACENTER_ID_BITS = 5SEQUENCE_BITS = 12# 最大取值计算MAX_WORKER_ID = -1 ^ (-1 << WORKER_ID_BITS) # 2**5-1 0b11111MAX_DATACENTER_ID = -1 ^ (-1 << DATACENTER_ID_BITS)# 移位偏移计算WOKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITSDATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITSTIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS# 序号循环掩码SEQUENCE_MASK = -1 ^ (-1 << SEQUENCE_BITS)# Twitter元年时间戳TWEPOCH = 1288834974657logger = logging.getLogger('flask.app')class IdWorker(object):  """  用于生成IDs  """  def __init__(self, datacenter_id, worker_id, sequence=0):    """    初始化    :param datacenter_id: 数据中心（机器区域）ID    :param worker_id: 机器ID    :param sequence: 其实序号    """    # sanity check    if worker_id > MAX_WORKER_ID or worker_id < 0:      raise ValueError('worker_id值越界')    if datacenter_id > MAX_DATACENTER_ID or datacenter_id < 0:      raise ValueError('datacenter_id值越界')    self.worker_id = worker_id    self.datacenter_id = datacenter_id    self.sequence = sequence    self.last_timestamp = -1 # 上次计算的时间戳  def _gen_timestamp(self):    """    生成整数时间戳    :return:int timestamp    """    return int(time.time() * 1000)  def get_id(self):    """    获取新ID    :return:    """    timestamp = self._gen_timestamp()    # 时钟回拨    if timestamp < self.last_timestamp:      logging.error('clock is moving backwards. Rejecting requests until {}'.format(self.last_timestamp))      raise InvalidSystemClock    if timestamp == self.last_timestamp:      self.sequence = (self.sequence + 1) & SEQUENCE_MASK      if self.sequence == 0:        timestamp = self._til_next_millis(self.last_timestamp)    else:      self.sequence = 0    self.last_timestamp = timestamp    new_id = ((timestamp - TWEPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT) | (self.datacenter_id << DATACENTER_ID_SHIFT) | \         (self.worker_id << WOKER_ID_SHIFT) | self.sequence    return new_id  def _til_next_millis(self, last_timestamp):    """    等到下一毫秒    """    timestamp = self._gen_timestamp()    while timestamp <= last_timestamp:      timestamp = self._gen_timestamp()    return timestampif __name__ == '__main__':  worker = IdWorker(1, 2, 0)  print(worker.get_id())

同文件夹下建立exceptions.py

class InvalidSystemClock(Exception):  """  时钟回拨异常  """  pass

配置文件中添加,对应的是机器ID和序列号

  # Snowflake ID Worker 参数  DATACENTER_ID = 0  WORKER_ID = 0  SEQUENCE = 0

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。