Redis算法提升ID生成效率(redis生成分段id)
Redis算法提升ID生成效率
在现代计算机系统中,生成唯一的ID是相当普遍的需求。在许多应用程序中,例如社交网络、电子商务网站、消息队列等等,这些唯一ID通常被用作唯一的用户ID、订单ID等等。在大型分布式系统中,为生成唯一ID的算法选择合适的方法是非常重要的,因为错误的算法可能导致系统性能下降甚至致命的故障。这就要求我们需要寻找一种高效的算法来生成唯一ID,而Redis算法则能够胜任这个任务。
Redis算法是基于时间戳 (Unix timestamp) 的生成,其最初是在Twitter的Snowflake算法的基础上发展而来的。Redis算法的实现非常简单,它采用了三个参数可以简单地描述为
+ 时间戳
+ 机器ID(5位数)
+ 序列号(12位数)
下面我们简要分析这三个参数的用法。
时间戳
时间戳是Redis算法的核心。在Redis算法中,它由当前时间减去一个起始时间生成。以微秒为单位或毫秒为单位计算时间戳较为常见。在长期运行的分布式系统中,时间戳可以防止时钟漂移导致的重复ID、无效ID和ID之间出现的异常间隔。
机器ID
另一个用于确保唯一性的参数是机器ID。在硬件电路和软件系统中,生成这个ID是非常简单的。Redis算法使用5位二进制数来确定机器ID,可以支持32台机器集群,使得每台机器都有一个唯一的标识符。如果您的应用程序有多台实例,可以简单地向每个实例分配一个唯一ID。
序列号
Redis算法的最后一个组成部分是序列号。序列号是12位数字,可以产生4096个ID。它在生成唯一ID方面的作用相当重要,尤其是在多台机器运行的系统中,也可以在单台机器上运行的高速系统中将其修改为10位序列号以提高效率。
现在,我们来看一下Redis算法代码:
// Redis 算法 ID 生成
public class RedisIDGenerator {
private final long startTime = LocalDate.of(2021, 7, 1) .atStartOfDay(ZoneOffset.UTC).toInstant().toEpochMilli();
private long machineId;
private long sequence = 0L; private static final long SEQUENCE_BIT = 12L;
private static final long MACHINE_BIT = 5L; private static final long MAX_SEQUENCE = -1L ^ (-1L
private static final long TIME_LEFT = SEQUENCE_BIT + MACHINE_BIT; private static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
private static final long MAX_MACHINE = -1L ^ (-1L private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public RedisIDGenerator(long machineId) { if (machineId > MAX_MACHINE || machineId
throw new IllegalArgumentException("machine id ∉ [0," + MAX_MACHINE + "]"); }
this.machineId = machineId; }
public synchronized long nextId() { long currTime = System.currentTimeMillis();
if (currTime throw new RuntimeException("Clock moved backwards. Refusing to generate id");
} if (currTime == startTime) {
long expected = sequence & (MAX_SEQUENCE sequence++;
if (sequence > MAX_SEQUENCE) { currTime = wtForNextMillis(currTime);
sequence = 0L; }
return (currTime - startTime) } else {
sequence = 0L; }
sequence++; if (sequence > MAX_SEQUENCE) {
currTime = wtForNextMillis(currTime); sequence = 0L;
} return (currTime - startTime)
}
private long wtForNextMillis(long currTime) { while (currTime
currTime = System.currentTimeMillis(); }
return currTime; }
}
以上就是简单的Redis算法代码,Redis算法采用了通过位操作生成唯一ID的方式,生成高效,且在多机器集群中有效地保持ID的唯一性。 不仅如此,Redis算法还可以在不同编程语言和操作系统之间进行重复使用,提高编程和工程性。同时尽管Redis算法非常理想,也需要做好容错,尤其是在大量使用的情况下。
在现代分布式系统一体化开发中,寻找高效算法来生成唯一ID非常重要,Redis算法则是当前最好的选择之一,本文也对该算法进行了简要分析和实现。