介紹

用一種全新的雪花漂移算法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本算法），讓ID更短、生成速度更快。
核心在于縮短ID長(zhǎng)度的同時(shí)，還能保持極高并發(fā)處理量（50W/0.1s），且具有很強(qiáng)配置能力。

需求來(lái)源

1.作為架構(gòu)設(shè)計(jì)的你，想要解決數(shù)據(jù)庫(kù)主鍵唯一的問(wèn)題，特別是在分布式系統(tǒng)多數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候。

2.你希望這個(gè)主鍵是用最少的存儲(chǔ)空間，索引速度更快，Select、Insert 和 Update 更迅速。

3.你要考慮在分庫(kù)分表（合庫(kù)合表）的時(shí)候，主鍵值可直接使用，并能反映業(yè)務(wù)時(shí)序。

4.如果這樣的主鍵值太長(zhǎng)，超過(guò)前端 JS Number 類(lèi)型最大值，須把 Long 型轉(zhuǎn)換為 String 型，你會(huì)覺(jué)得有點(diǎn)沮喪。

5.哪怕 Guid 能自增，但占用空間大，這也不是你想要的。

6.你希望系統(tǒng)能運(yùn)行 100 年以上。

傳統(tǒng)算法問(wèn)題

1.生成的ID太長(zhǎng)。

2.并發(fā)量不夠。

3.不能解決時(shí)間回?fù)軉?wèn)題。

4.不支持后補(bǔ)生成前序ID。

5.依賴(lài)外部緩存系統(tǒng)。

新算法特點(diǎn)

1.整形數(shù)字，隨時(shí)間單調(diào)遞增（不一定連續(xù)），長(zhǎng)度更短，用50年都不會(huì)超過(guò) js Number類(lèi)型最大值。（默認(rèn)配置 WorkerId 是6bit，自增數(shù)是6bit）

2.速度更快，是傳統(tǒng)雪花算法的2-5倍，0.1秒可生成50萬(wàn)個(gè)。（i7筆記本，默認(rèn)算法配置6bit+6bit）

3.支持時(shí)間回?fù)芴幚?。比如服?wù)器時(shí)間回?fù)?秒，本算法能自動(dòng)適應(yīng)生成臨界時(shí)間的唯一ID。

4.支持手工插入新ID。當(dāng)業(yè)務(wù)需要在歷史時(shí)間生成新ID時(shí)，用本算法的預(yù)留位能生成5000個(gè)每秒。

5.漂移時(shí)能外發(fā)通知事件。讓調(diào)用方確切知道算法漂移記錄，Log并發(fā)調(diào)用量。

6.不依賴(lài)任何外部緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)。（但 WorkerId 必須由外部指定）

性能數(shù)據(jù)

(參數(shù)：10位自增序列，1000次漂移最大值)

效果

1.js Number 類(lèi)型最大數(shù)值：9007199254740992，本算法在保持并發(fā)性能（5W+/0.01s）和最大64個(gè) WorkerId（6bit）的同時(shí)，能用70年才到 js Number Max 值。

2.增加WorkerId位數(shù)到8bit（128節(jié)點(diǎn)）時(shí)，15年達(dá)到 js Number Max 值。

3.極致性能：500W/1s。

4.所有測(cè)試數(shù)據(jù)均基于8代低壓i7計(jì)算。

“我”是什么

1.本算法是一個(gè)類(lèi)庫(kù)，它基于 net standard2.0 基礎(chǔ)庫(kù)，不依賴(lài)任何第三方組件。

2.本算法不依賴(lài)任何外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)（除了要被指定 WorkerId 之外）。

適用范圍

1.小型、中型、大型需要全局唯一Id（不用Guid）的項(xiàng)目。

2.分布式項(xiàng)目。

3.不想將 Long 型轉(zhuǎn) String 給前端用的項(xiàng)目。（若前端支持bigint，則可不轉(zhuǎn)類(lèi)型）

如何處理時(shí)間回?fù)?br /> 1.當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)時(shí)間回?fù)艿臅r(shí)候，算法采用過(guò)去時(shí)序的預(yù)留序數(shù)生成新的ID。

2.默認(rèn)每秒生成100個(gè)（速度可調(diào)整）。

3.回?fù)苌傻腎D序號(hào)，默認(rèn)靠前，也可以調(diào)整為靠后。

4.允許時(shí)間回?fù)苤帘舅惴A(yù)設(shè)基數(shù)（參數(shù)可調(diào)）。

能用多久

1.在默認(rèn)配置下，ID可用 71000 年不重復(fù)。

2.在支持 1024 個(gè)工作節(jié)點(diǎn)時(shí)，ID可用 4480 年不重復(fù)。

3.在支持 4096 個(gè)工作節(jié)點(diǎn)時(shí)，ID可用 1120 年不重復(fù)。

4.以上所有工作節(jié)點(diǎn)，均擁有 50W/0.1s 最大處理速度。

★★集成建議★★

常規(guī)集成

1.用單例模式調(diào)用。外部集成方使用更多的實(shí)例并行調(diào)用本算法，不會(huì)增加ID產(chǎn)出效能，因?yàn)楸舅惴ú捎脝尉€程模式生成ID。

2.指定唯一的 WorkerId。必須由外部系統(tǒng)確保 WorkerId 的全局唯一性，并賦值給本算法入口方法。

3.異常處理。本算法內(nèi)部會(huì)拋出所有Exception，外部系統(tǒng) catch 相關(guān)信息并做好應(yīng)對(duì)處理，以免引發(fā)更大的系統(tǒng)崩潰。

4.認(rèn)真理解 IdGeneratorOptions 的定義，這對(duì)集成和使用本算法有幫助。

5.訂閱ID異步通知。IIdGenerator.GenIdActionAsync 是一個(gè)可以向外部系統(tǒng)異步發(fā)送ID生成消息的事件，它包含的消息類(lèi)型有"漂移開(kāi)始、漂移結(jié)束、時(shí)間回?fù)?，具體參考 Yitter.IdGenTest 的 Program.cs 啟動(dòng)代碼。不過(guò)訂閱ID異步通知會(huì)有細(xì)微的性能損失。

6.同步或同步調(diào)用。你可在外部系統(tǒng)的異步（async標(biāo)記）方法中調(diào)用本算法，同步調(diào)用同樣沒(méi)問(wèn)題。

7.使用雪花漂移算法。雖然代碼里包含了傳統(tǒng)雪花算法的定義，并且你可以在入口處指定（Method=2）來(lái)啟用傳統(tǒng)算法，但仍建議你使用雪花漂移算法（Method=1，默認(rèn)的），畢竟它具有更好的伸縮力和更高的性能。

8.輕易不要修改核心算法。本算法內(nèi)部參數(shù)較多，邏輯較為復(fù)雜，在你尚未掌握核心邏輯時(shí)，請(qǐng)勿嘗試修改核心代碼且用于生產(chǎn)環(huán)境，除非通過(guò)大量細(xì)致、科學(xué)的測(cè)試驗(yàn)證。

大型分布式集成

1.可擴(kuò)大 WorkerIdBitLength 到最大20，支持 1,048,576 個(gè)節(jié)點(diǎn)，且不影響上述并發(fā)性能（50W/0.1s）。[算法支持]

2.采用中心化 IdGenerator 集群，給節(jié)點(diǎn)生成可用 Id 列表，存入 Redis 隊(duì)列供節(jié)點(diǎn)消費(fèi)。此時(shí)64個(gè)中心化節(jié)點(diǎn)數(shù)足夠大型互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目使用。[需集成方擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)]

3.以上2條二選一即可，采用方法2一般是因?yàn)椴幌朐黾幼罱K ID 長(zhǎng)度，但節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)64個(gè)。

4.任何加大 WorkerIdBitLength 或 SeqBitLength 的設(shè)置，都可能會(huì)增加 ID 的長(zhǎng)度。

配置變更

配置變更指是系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，再變更運(yùn)行參數(shù)（IdGeneratorOptions選項(xiàng)值），請(qǐng)注意：

1.最重要的一條原則是：StartTime 只能往前（比老值更小、距離現(xiàn)在更遠(yuǎn)）賦值，原因是往后賦值極大可能產(chǎn)生相同的時(shí)間戳。[不推薦在系統(tǒng)運(yùn)行之后調(diào)整 StartTime]

2.任何時(shí)候增加 WorkerIdBitLength 或 SeqBitLength，都是可以的，但是慎用 “減小”的操作，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在未來(lái)某天生成的 ID 與過(guò)去老配置時(shí)相同。[允許在系統(tǒng)運(yùn)行之后增加任何一個(gè) BitLength 值]

3.如果必須減小 WorkerIdBitLength 或 SeqBitLength 其中的一項(xiàng)，一定要滿(mǎn)足一個(gè)條件：新的兩個(gè) BitLength 之和要大于 老的值之和。[不推薦在運(yùn)行之后縮小任何一個(gè) BitLength 值]

4.上述3條規(guī)則，并未在本算法內(nèi)做邏輯控制，集成方應(yīng)根據(jù)上述規(guī)則做好影響評(píng)估，確認(rèn)無(wú)誤后，再實(shí)施配置變更。

代碼示例

運(yùn)行環(huán)境

1..NET Standard 2.0+

文件說(shuō)明

1.SnowWorkerM1.cs 是雪花漂移算法。

2.SnowWorkerM2.cs 是傳統(tǒng)雪花算法。

雪花漂移算法

var options = new IdGeneratorOptions()
{
	// 設(shè)置WorkerId，默認(rèn)最大2^16-1
	WorkerId = 1
};

var newId = new YitIdGenerator(options).NewLong();

傳統(tǒng)雪花算法

var options = new IdGeneratorOptions()
{
	Method = 2, // 默認(rèn)1
	WorkerId = 1
};

var newId = new YitIdGenerator(options).NewLong();

options說(shuō)明

options參數(shù)（Method、StartTime除外）只支持漂移算法，不支持傳統(tǒng)雪花算法。

public class IdGeneratorOptions
{
 /// <summary>
 /// 雪花計(jì)算方法
 /// （1|2）
 /// </summary>
 public short Method { get; set; } = 1;

 /// <summary>
 /// 開(kāi)始時(shí)間（UTC格式）
 /// 不能超過(guò)當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間
 /// </summary>
 public DateTime StartTime { get; set; } = DateTime.MinValue;

 /// <summary>
 /// 機(jī)器碼
 /// 與 WorkerIdBitLength 有關(guān)系
 /// </summary>
 public ushort WorkerId { get; set; } = 0;

 /// <summary>
 /// 機(jī)器碼位長(zhǎng)
 /// 范圍：2-21（要求：序列數(shù)位長(zhǎng)+機(jī)器碼位長(zhǎng)不超過(guò)22）。
 /// 建議范圍：6-12。
 /// </summary>
 public byte WorkerIdBitLength { get; set; } = 6;

 /// <summary>
 /// 序列數(shù)位長(zhǎng)
 /// 范圍：2-21（要求：序列數(shù)位長(zhǎng)+機(jī)器碼位長(zhǎng)不超過(guò)22）。
 /// 建議范圍：6-14。
 /// </summary>
 public byte SeqBitLength { get; set; } = 6;

 /// <summary>
 /// 最大序列數(shù)（含）
 /// （由SeqBitLength計(jì)算的最大值）
 /// </summary>
 public int MaxSeqNumber { get; set; } = 0;

 /// <summary>
 /// 最小序列數(shù)（含）
 /// 默認(rèn)11，不小于5，不大于MaxSeqNumber-2
 /// </summary>
 public ushort MinSeqNumber { get; set; } = 11;

 /// <summary>
 /// 最大漂移次數(shù)（含），
 /// 默認(rèn)2000，推薦范圍500-10000（與計(jì)算能力有關(guān)）
 /// </summary>
 public int TopOverCostCount { get; set; } = 2000;

生成的ID

默認(rèn)配置：

WorkerId = 6	(最多64個(gè)工作節(jié)點(diǎn))
SeqBitLength = 6

ID示例（基于默認(rèn)配置）：

129053495681099  (本算法運(yùn)行1年)
387750301904971  (運(yùn)行3年)
646093214093387  (運(yùn)行5年)
1292658282840139  (運(yùn)行10年)
9007199254740992  (js Number 最大值)
165399880288699493  (普通雪花算法生成的ID)

本算法生成的 ID 值，是 js Number 最大值的 1%-10%，是普通雪花算法值的千分之一，而計(jì)算能力卻超過(guò)普通雪花算法。

技術(shù)支持

開(kāi)源地址：https://gitee.com/yitter/idgenerator

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