PHP怎么利用雪花算法生成唯一ID

這篇文章主要講解了“PHP怎么利用雪花算法生成唯一ID”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“PHP怎么利用雪花算法生成唯一ID”吧！

一、雪花算法原理解析

1. 分布式ID常見生成策略

分布式ID生成策略常見的有如下幾種：

• 數據庫自增ID。

• UUID生成。

• Redis的原子自增方式。

• 數據庫水平拆分，設置初始值和相同的自增步長。

• 批量申請自增ID。

• 雪花算法。

• 百度UidGenerator算法(基于雪花算法實現自定義時間戳)。

• 美團Leaf算法(依賴于數據庫，ZK)。

本文主要介紹SnowFlake 算法，是 Twitter 開源的分布式 id 生成算法。

其核心思想就是：使用一個 64 bit 的 long 型的數字作為全局唯一 id。在分布式系統中的應用十分廣泛，且ID 引入了時間戳，保持自增性且不重復。

2. 雪花算法的結構

主要分為以下幾個部分：

• 是 1 個 bit：0，這個是無意義的。

• 是 41 個 bit：表示的是時間戳。

• 是 10 個 bit：表示的是機房 id，0000000000，因為我傳進去的就是0。

• 是 12 個 bit：表示的序號，就是某個機房某臺機器上這一毫秒內同時生成的 id 的序號，0000 0000 0000。

我們分別解釋一下四個部分：

1 bit

是無意義的：

因為二進制里第一個 bit 為如果是 1，那么都是負數，但是我們生成的 id 都是正數，所以第一個 bit 統一都是 0。

41 bit

表示的是時間戳，單位是毫秒。

41 bit 可以表示的數字多達 2^41 - 1，也就是可以標識 2 ^ 41 - 1 個毫秒值，換算成年就是表示 69 年的時間。

10 bit

記錄工作機器 id，代表的是這個服務最多可以部署在 2^10 臺機器上，也就是 1024 臺機器。

但是 10 bit 里 5 個 bit 代表機房 id，5 個 bit 代表機器 id。意思就是最多代表 2 ^ 5 個機房（32 個機房），每個機房里可以代表 2 ^ 5 個機器（32 臺機器），這里可以隨意拆分，比如拿出4位標識業務號，其他6位作為機器號?？梢噪S意組合。

12 bit

這個是用來記錄同一個毫秒內產生的不同 id。

12 bit 可以代表的最大正整數是 2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是說可以用這個 12 bit 代表的數字來區分同一個毫秒內的 4096 個不同的 id。也就是同一毫秒內同一臺機器所生成的最大ID數量為4096

簡單來說，你的某個服務假設要生成一個全局唯一 id，那么就可以發送一個請求給部署了 SnowFlake 算法的系統，由這個 SnowFlake 算法系統來生成唯一 id。這個 SnowFlake 算法系統首先肯定是知道自己所在的機器號，（這里姑且講10bit全部作為工作機器ID）接著 SnowFlake 算法系統接收到這個請求之后，首先就會用二進制位運算的方式生成一個 64 bit 的 long 型 id，64 個 bit 中的第一個 bit 是無意義的。接著用當前時間戳（單位到毫秒）占用41 個 bit，然后接著 10 個 bit 設置機器 id。最后再判斷一下，當前這臺機房的這臺機器上這一毫秒內，這是第幾個請求，給這次生成 id 的請求累加一個序號，作為最后的 12 個 bit。

二、PHP源碼實現案例

1.demo1

<?php
 
/**
 * 雪花算法類
 * @package app\helpers
 */
class SnowFlake
{
    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;
    }
}

2.demo2

<?php
 public function createID(){
        //假設一個機器id
        $machineId = 1234567890;
 
        //41bit timestamp(毫秒)
        $time = floor(microtime(true) * 1000);
 
        //0bit 未使用
        $suffix = 0;
 
        //datacenterId  添加數據的時間
        $base = decbin(pow(2,40) - 1 + $time);
 
        //workerId  機器ID
        $machineid = decbin(pow(2,9) - 1 + $machineId);
 
        //毫秒類的計數
        $random = mt_rand(1, pow(2,11)-1);
 
        $random = decbin(pow(2,11)-1 + $random);
        //拼裝所有數據
        $base64 = $suffix.$base.$machineid.$random;
        //將二進制轉換int
        $base64 = bindec($base64);
 
        $id = sprintf('%.0f', $base64);
 
        return $id;
    }

SnowFlake的優點是，整體上按照時間自增排序，并且整個分布式系統內不會產生ID碰撞(由數據中心ID和機器ID作區分)，效率較高。但是依賴與系統時間的一致性，如果系統時間被回調，或者改變，可能會造成id沖突或者重復。實際中我們的機房并沒有那么多，我們可以改進改算法，將10bit的機器id優化，成業務表或者和我們系統相關的業務。

感謝各位的閱讀，以上就是“PHP怎么利用雪花算法生成唯一ID”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對PHP怎么利用雪花算法生成唯一ID這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！