基于python實現(xiàn)雪花算法過程詳解
這篇文章主要介紹了基于python實現(xiàn)雪花算法過程詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下
Snowflake是Twitter提出來的一個算法,其目的是生成一個64bit的整數(shù):
- 1bit:一般是符號位,不做處理
- 41bit:用來記錄時間戳,這里可以記錄69年,如果設置好起始時間比如今年是2018年,那么可以用到2089年,到時候怎么辦?要是這個系統(tǒng)能用69年,我相信這個系統(tǒng)早都重構了好多次了。
- 10bit:10bit用來記錄機器ID,總共可以記錄1024臺機器,一般用前5位代表數(shù)據(jù)中心,后面5位是某個數(shù)據(jù)中心的機器ID
- 12bit:循環(huán)位,用來對同一個毫秒之內(nèi)產(chǎn)生不同的ID,12位可以最多記錄4095個,也就是在同一個機器同一毫秒最多記錄4095個,多余的需要進行等待下毫秒。
上面只是一個將64bit劃分的標準,當然也不一定這么做,可以根據(jù)不同業(yè)務的具體場景來劃分,比如下面給出一個業(yè)務場景:
- 服務目前QPS10萬,預計幾年之內(nèi)會發(fā)展到百萬。
- 當前機器三地部署,上海,北京,深圳都有。
- 當前機器10臺左右,預計未來會增加至百臺。
- 這個時候我們根據(jù)上面的場景可以再次合理的劃分62bit,QPS幾年之內(nèi)會發(fā)展到百萬,那么每毫秒就是千級的請求,目前10臺機器那么每臺機器承擔百級的請求,為了保證擴展,后面的循環(huán)位可以限制到1024,也就是2^10,那么循環(huán)位10位就足夠了。
機器三地部署我們可以用3bit總共8來表示機房位置,當前的機器10臺,為了保證擴展到百臺那么可以用7bit 128來表示,時間位依然是41bit,那么還剩下64-10-3-7-41-1 = 2bit,還剩下2bit可以用來進行擴展。
時鐘回撥
因為機器的原因會發(fā)生時間回撥,我們的雪花算法是強依賴我們的時間的,如果時間發(fā)生回撥,有可能會生成重復的ID,在我們上面的nextId中我們用當前時間和上一次的時間進行判斷,如果當前時間小于上一次的時間那么肯定是發(fā)生了回撥,算法會直接拋出異常.
# 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.scala import time import logging from .exceptions import InvalidSystemClock # 64位ID的劃分 WORKER_ID_BITS = 5 DATACENTER_ID_BITS = 5 SEQUENCE_BITS = 12 # 最大取值計算 MAX_WORKER_ID = -1 ^ (-1 << WORKER_ID_BITS) # 2**5-1 0b11111 MAX_DATACENTER_ID = -1 ^ (-1 << DATACENTER_ID_BITS) # 移位偏移計算 WOKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS # 序號循環(huán)掩碼 SEQUENCE_MASK = -1 ^ (-1 << SEQUENCE_BITS) # Twitter元年時間戳 TWEPOCH = 1288834974657 logger = 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: 數(shù)據(jù)中心(機器區(qū)域)ID :param worker_id: 機器ID :param sequence: 其實序號 """ # 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 # 上次計算的時間戳 def _gen_timestamp(self): """ 生成整數(shù)時間戳 :return:int timestamp """ return int(time.time() * 1000) def get_id(self): """ 獲取新ID :return: """ timestamp = self._gen_timestamp() # 時鐘回撥 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 timestamp if __name__ == '__main__': worker = IdWorker(1, 2, 0) print(worker.get_id())
同文件夾下建立exceptions.py
class InvalidSystemClock(Exception): """ 時鐘回撥異常 """ pass
配置文件中添加,對應的是機器ID和序列號
# Snowflake ID Worker 參數(shù) DATACENTER_ID = 0 WORKER_ID = 0 SEQUENCE = 0
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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