每秒生成超過數百萬個【可視有序】分散式ID的簡單方案

生成順序良好肉眼方便查看的分散式ＩＤ的方案，比雪花ＩＤ演算法實現更簡單，理論上每秒可以生成接近1000萬個不重覆的ID。 ...

去年做了一個產品，會經常導入導出大量的外部數據，這些數據的ID有的是GUID類型，有的是字元串，也有的是自增。GUID類型沒有順序，結果要排序得藉助其它業務欄位，整體查詢效率比較低；字元串ID本來是用來轉換GUID的或者數字ID的，結果有些字元串ID不符合規範，常常有特殊數據需要處理；自增主鍵ID的數據導入合併經常有衝突。

為了避免GUID主鍵的“索引頁分裂”問題，提高查詢效率，同時為瞭解決分散式環境下的數據導入合併問題，強烈需要一種分散式的，有序的ＩＤ生成方案。我參考了雪花ＩＤ（Twitter-Snowflake，64位自增ID演算法）實現方案，設計一個更容易肉眼觀察數值連續有序的分散式ＩＤ方案。

跟雪花ＩＤ方案一樣，都是使用時間數據做為生成ＩＤ的基礎，不同的在於對數據的具體處理方式。另外，為了確保每台機器ＩＤ的不同，可以配置指定此ID，在應用程式配置文件中如下配置：

<!--分散式ID標識，3位整數，範圍101-999 大小--> 
<add key="SOD_MachineID" value="101"/>

如果不配置分散式ID，預設將根據當前機器ＩＰ隨機生成３位分散式機器ＩＤ。

該演算法的實現比雪花演算法簡單不少，詳細的不多說，直接看代碼：

 　　    /// <summary>
        /// 獲取一個新的有序GUID整數
        /// </summary>
        /// <param name="dt">當前時間</param>
        /// <param name="haveMs">是否包含毫秒，生成更加有序的數字，但這會增加重覆率</param>
        /// <returns></returns>
        protected internal static long InnerNewSequenceGUID(DateTime dt, bool haveMs)
        {
            //日期以 2017.3.1日為基準，計算當前日期距離基準日期相差的天數，可以使用20年。
            //日期部分使用4位數字表示
            int days = (int)dt.Subtract(baseDate).TotalDays;
            //時間部分表示一天中所有的秒數，最大為 86400秒,共5位
            //日期時間總位數= 4（日期）+5（時間）+3（毫秒）=12
            int times = dt.Second + dt.Minute * 60 + dt.Hour * 3600;
            //long 類型最大值 9223 3720 3685 4775 807
            //可用隨機位數= 19-12=7
            long datePart = ((long)days + 1000) * 1000 * 1000 * 1000 * 100;
            long timePart = (long)times * 1000 * 1000;
            long msPart = (long)dt.Millisecond * 1000;
            long dateTiePart = (datePart + timePart + msPart) * 10000;

            int mid = MachineID * 10000;
            //得到總數= 4（日期）+5（時間）+3（毫秒）+7(GUID)
            long seq = dateTiePart + mid;

            //線程安全的自增並且不超過最大值10000
            int startValue = System.Threading.Interlocked.Increment(ref SeqNum);
            while (startValue >= 10000)
            {
                SeqNum = 0;
                startValue = 0;
                //可能此時別的線程再次更改了 SeqNum
                while (startValue != SeqNum)
                {
                    startValue = System.Threading.Interlocked.Increment(ref SeqNum);
                }
            }

            seq = seq + startValue;
            return seq;
        }

每秒不重覆ID生成數：

從上面的程式代碼中，得知 ID總數= 4位（日期）+5位（時間）+3位（毫秒）+7位(GUID)。
其中，7位(GUID)中，除去前3位的分散式機器ID，剩餘4位有序數字，可以表示1萬個數字。
所以，該方面每毫秒最大可以生成1萬個不重覆的ID數，每秒最大可以生成1千萬個不重覆ID。
當然這是理論大小，實際上受到當前機器的計算能力限制。

該方法進行了再次封裝，用於在不同情況下分別使用：

 　　/// <summary>
       /// 生成一個新的有序的長整形“GUID”，在一秒內，重覆概率低於 萬分之一，速度較快，線程安全，
       /// 但不如NewUniqueSequenceGUID 方法結果更有序（不包含毫秒部分）
       /// </summary>
       /// <returns></returns>
       public static long NewSequenceGUID()
       {
           return UniqueSequenceGUID.InnerNewSequenceGUID(DateTime.Now,false);
       }

       /// <summary>
       /// 生成一個唯一的有序的GUID形式的長整數，速度較NewSequenceGUID 稍慢，但線程不安全
       /// </summary>
       /// <returns></returns>
       public static long NewUniqueSequenceGUID()
       {
           return UniqueId.NewID();
       }

        /// <summary>
        /// 當前機器ID，可以作為分散式ID，如果需要指定此ID，請在應用程式配置文件配置 SOD_MachineID 的值，範圍大於100，小於1000.
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static int CurrentMachineID()
        {
            return UniqueSequenceGUID.GetCurrentMachineID();
        }

最後，像下麵這樣使用即可：

 　　　　　　 Console.WriteLine("當前機器的分散式ID：{0}",CommonUtil.CurrentMachineID());
            Console.WriteLine("測試分散式ID：快速（萬分之一重覆率）模式");
            for (int i= 0; i < 50; i++)
            {
                Console.Write(CommonUtil.NewSequenceGUID());
                Console.Write(",");
            }
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("測試分散式ID：唯一模式");
            for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                Console.Write(CommonUtil.NewUniqueSequenceGUID());
                Console.Write(",");
            }
            Console.WriteLine();

下麵是生成的ＩＤ數字示例：

當前機器的分散式ID：832
測試分散式ID：快速（每毫秒一萬個不重覆ID）模式
1455630735488320001,1455630735498320002,1455630735498320003,1455630735498320004,1455630735498320005,1455630735498320006,1455630735498320007,1455630735498320008,1455630735498320009,1455630735498320010,1455630735508320011,1455630735508320012,1455630735508320013,1455630735508320014,1455630735508320015,1455630735508320016,1455630735508320017,1455630735508320018,1455630735508320019,1455630735508320020,1455630735508320021,1455630735508320022,1455630735508320023,1455630735508320024,1455630735508320025,1455630735508320026,1455630735508320027,1455630735508320028,1455630735508320029,1455630735508320030,1455630735508320031,1455630735508320032,1455630735508320033,1455630735518320034,1455630735518320035,1455630735518320036,1455630735518320037,1455630735518320038,1455630735518320039,1455630735518320040,1455630735528320041,1455630735528320042,1455630735528320043,1455630735528320044,1455630735528320045,1455630735528320046,1455630735528320047,1455630735528320048,1455630735528320049,1455630735558320050,
測試分散式ID：唯一模式
1455630735578320051,1455630735598320052,1455630735598320053,1455630735598320054,1455630735598320055,1455630735608320056,1455630735608320057,1455630735608320058,1455630735608320059,1455630735608320060,1455630735608320061,1455630735608320062,1455630735608320063,1455630735618320064,1455630735618320065,1455630735618320066,1455630735618320067,1455630735618320068,1455630735618320069,1455630735618320070,1455630735618320071,1455630735628320072,1455630735628320073,1455630735628320074,1455630735628320075,1455630735628320076,1455630735628320077,1455630735628320078,

註：本文生成ＩＤ的方法已經在產品中大量使用，運行情況良好。

要使用本程式，你可以Ｎｕｇｅｔ　下載ＳＯＤ的程式包（支持.NET 2.0項目），然後像本文示例這樣使用即可：

Install-Package PDF.NET.SOD.Core

獲取ＳＯＤ的源碼，請Ｆｏｒｋ我們的Ｇｉｔｈｕｂ：

https://github.com/znlgis/sod

源碼位置在　https://github.com/znlgis/sod/tree/master/src/SOD　目錄下。

有疑問，請加ＱＱ群154224970　咨詢，感謝大家支持SOD框架！