PHP生成唯一ID之SnowFlake演算法詳解

snowflake演算法是個啥？首先我來提出個問題，怎麼在分散式系統中產生唯一性id並保持該id大致自增？在twitter中這是最重要的業務場景，於是twitter推出了一種snowflake演算法。

前言：最近要做一套CMS系統，由於功能比較單一，而且要求靈活，所以放棄了WP這樣的成熟系統，自己做一套相對簡單一點的。文章的詳情頁URL想要做成url偽靜態的格式即xxx.html 其中xxx考慮過直接用自增主鍵，但是感覺這樣有點暴露文章數量，有同學說可以把初始值設高一點，可是還是可以透過ID差算出一段時間內的文章數量，所以需要一種可以產生唯一ID的演算法。

考慮過的方法有

1. 直接用時間戳，或是以此衍生的一系列方法

2. Mysql自帶的uuid

以上兩種方法都可以查到就不多做解釋了

最後選擇了Twitter的SnowFlake演算法

這個演算法的好處很簡單可以在每秒產生約400W個不同的16位元數字ID(10進位)

原理很簡單

ID由64bit組成

其中第一個bit空缺

41bit用於存放毫秒時間戳

10bit用於存放機器id

12bit用於存放自增ID

除了最高位元bit標示為不可用以外，其餘三組bit佔位皆可浮動，看具體的業務需求而定。預設41bit的時間戳可以支援演算法使用到2082年，10bit的工作機器id可以支援1023台機器，序號支援1毫秒產生4095個自增序列id。
下面是PHP原始碼

<?php
namespace App\Services;

abstract class Particle {
  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;
  }
}

?>

呼叫方法如下

Particle::generateParticle($machineId);//生成ID
Particle::timeFromParticle($particle);//反向计算时间戳

這裡我做了改良如果機器ID傳0 就會去掉這10bit 因為有些時候我們可能用不到這麼多ID

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助。

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