基于python实现雪花算法过程详解

 更新时间:2019年11月16日 11:15:19   作者:太虚真人  
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

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.scala

import time
import logging

from .exceptions import InvalidSystemClock


# 64位ID的划分
WORKER_ID_BITS = 5
DATACENTER_ID_BITS = 5
SEQUENCE_BITS = 12

# 最大取值计算
MAX_WORKER_ID = -1 ^ (-1 << WORKER_ID_BITS) # 2**5-1 0b11111
MAX_DATACENTER_ID = -1 ^ (-1 << DATACENTER_ID_BITS)

# 移位偏移计算
WOKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS
DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS
TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS

# 序号循环掩码
SEQUENCE_MASK = -1 ^ (-1 << SEQUENCE_BITS)

# Twitter元年时间戳
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: 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 timestamp

if __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脚本之家。

相关文章

  • 利用Python实现图书超期提醒

    利用Python实现图书超期提醒

    很多人喜欢逛图书馆,时不时去借本书,但每本书可能只可以借两个月,一旦超期不还就会进行相应的处罚!为什么不写个脚本来通知自己图书超期呢?说了这么多废话,我们就进入主题吧!!!
    2016-08-08
  • Python中int()函数的用法浅析

    Python中int()函数的用法浅析

    这篇文章主要介绍了Python中int()函数的用法浅析的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2017-10-10
  • python常见的格式化输出小结

    python常见的格式化输出小结

    今天在写代码的时候,需要统一化输出格式进行,一时想不起竟具体细节,用了最笨的方法,所以觉得有必要将常见的方法进行一个总结。下面这篇文中就给大家总结了python中常见的格式化输出,比如打印字符串、打印整数和打印浮点数等,下面来看看详细的输出方法吧。
    2016-12-12
  • python traceback捕获并打印异常的方法

    python traceback捕获并打印异常的方法

    这篇文章主要介绍了python traceback捕获并打印异常的方法,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-08-08
  • python如何处理程序无法打开

    python如何处理程序无法打开

    在本篇文章里小编给大家整理是一篇关于python解决程序无法打开的相关文章内容,需要的朋友们可以学习下。
    2020-06-06
  • 推荐10款最受Python开发者欢迎的Python IDE

    推荐10款最受Python开发者欢迎的Python IDE

    这篇文章收集了一些对开发者非常有帮助的,最好的10款Python IDE,包括Vim,Eclipse with PyDev,Sublime Text,PyCharm等知明Python开发工具
    2018-09-09
  • python 删除系统中的文件(按时间,大小,扩展名)

    python 删除系统中的文件(按时间,大小,扩展名)

    这篇文章主要介绍了python 如何删除系统中的文件,分别按时间,大小,扩展名删除,满足不同需求,感兴趣的朋友可以了解下
    2020-11-11
  • 详解Python如何获取和理用户的连续输入

    详解Python如何获取和理用户的连续输入

    这篇文章主要为大家详细介绍了如何在 Python 中获取和处理用户的连续输入,包括基本的输入方法、输入验证、异常处理以及一些常见的应用场景,感兴趣的可以了解下
    2024-03-03
  • Python3 itchat实现微信定时发送群消息的实例代码

    Python3 itchat实现微信定时发送群消息的实例代码

    使用微信,定时往指定的微信群里发送指定信息。接下来通过本文给大家分享Python3 itchat实现微信定时发送群消息的实例代码,需要的朋友可以参考下
    2019-07-07
  • python算法学习之基数排序实例

    python算法学习之基数排序实例

    本代码介绍了python算法学习中的基数排序实例,大家参考使用吧
    2013-12-12

最新评论