CN111694792A

CN111694792A - 一种基于snowflake的标识生成方法和装置

Info

Publication number: CN111694792A
Application number: CN202010474467.5A
Authority: CN
Inventors: 张鹏
Original assignee: China Construction Bank Corp; CCB Finetech Co Ltd
Current assignee: China Construction Bank Corp
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-09-22

Abstract

本发明公开了一种基于snowflake的标识生成方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；若大于或等于，则将防时钟回拨标记位设置为第一数值，确定当前时间与基础时间的差值，转换差值得到第一时间戳，进而基于符号位、第一数值、第一时间戳和序列号，生成标识；若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识，以将第一标识中的防时钟回拨标记位由第一数值翻转为第二数值，得到标识。该实施方式在传统的snowflake算法基础上，对分布式ID分段处理，以解决时钟回拨导致的ID重复问题；设置空闲位可以缩短ID长度，方便后续其他标识位的动态扩展。

Description

一种基于snowflake的标识生成方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于snowflake的标识生成方法和装置。

背景技术

在复杂分布式系统中，往往需要对大量的数据和消息进行唯一标识，例如合同系统中的合同号，核心、抵质押、催收系统中的贷款号或银行卡号等序列号等，这些唯一标识就是分布式ID。

目前基于snowflake算法生成的分布式ID为64位，具体如下(参见图1所示)：使用41bit存放时间，精确到毫秒，使用10bit表示机器ID，12bit表示序列号，每秒每台服务器可生成409.6万个ID。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

1、时间戳基于工作设备的本机时钟生成，因此当工作设备出现时钟回拨情况时，生成ID的时间戳也会随之回退，如果仍按照回退后的时间戳生成ID，会出现ID重复问题；

2、snowflake算法中的bit位分配固定，在极端情况下，例如当worker大于1024时，snowflake算法不能满足需求，或者实际应用环境可能不需要部署1024个worker，此时64位的ID对于大多数软件系统而言是过剩的，无法根据应用场景进行适当调整。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于snowflake的标识生成方法和装置，至少能够解决现有技术snowflake算法中的bit位分配固定，以及不能解决时钟回拨引发的ID重复问题。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于snowflake的标识生成方法，包括符号位、防时钟回拨标记位、时间戳和序列号，所述序列号为自增序列号，包括：

判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

若大于或等于，则将所述防时钟回拨标记位设置为第一数值，确定所述当前时间与基础时间的差值，转换所述差值得到第一时间戳，进而基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳和所述序列号，生成标识；

若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识，以将所述第一标识中的防时钟回拨标记位由所述第一数值翻转为第二数值，得到标识。

可选的，所述标识还包括数据中心位和设备标识位，所述数据中心位对应于数据中心的编号，所述设备标识位对应于发放序列号的设备的编号，所述设备位于所述数据中心中；

所述基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳和所述序列号，生成标识，包括：

基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳、所述数据中心位、所述设备标识位和所述序列号，生成标识。

可选的，所述标识还包括空闲位；

所述方法还包括：将所述空闲位中的每位设置为第三数值；以及

在将所述空闲位中的一位或多位移动至其他标识位后，根据剩余空闲位的位数，得到第四数值。

可选的，所述标识为64位整数，为避免生成负数，将第1位符号位设置为零，只使用剩余的63位。

可选的，所述标识为64位减去空闲位位数后的整数；

所述方法还包括：将所述空闲位从64位标识中移除；以及

将所述空闲位中的一位或多位添加至其他标识位，以对其他标识位进行位数扩展。

为实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种基于snowflake的标识生成装置，所述标识包括符号位、防时钟回拨标记位、时间戳和序列号，所述序列号为自增序列号，包括：

比对模块，用于判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

第一生成模块，用于若大于或等于，则将所述防时钟回拨标记位设置为第一数值，确定所述当前时间与基础时间的差值，转换所述差值得到第一时间戳，进而基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳和所述序列号，生成标识；

第二生成模块，用于若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识，以将所述第一标识中的防时钟回拨标记位由所述第一数值翻转为第二数值，得到标识。

所述第一生成模块，用于：

可选的，所述标识还包括空闲位；

所述装置还包括：将所述空闲位中的每位设置为第三数值；以及

可选的，所述标识为64位整数，为避免生成负数，将第7位符号位设置为零，只使用剩余的63位。

可选的，所述标识为64位减去空闲位位数后的整数；

所述装置还包括：将所述空闲位从64位标识中移除；以及

为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种基于snowflake的标识生成电子设备。

本发明实施例的电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一所述的基于snowflake的标识生成方法。

为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一所述的基于snowflake的标识生成方法。

根据本发明所述提供的方案，上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：基于snowflake算法进行改进，充分考虑数据中心和时钟回拨场景，增加可以数值翻转的防时钟回拨标记位，以在发生时钟回拨时针对同一时间戳生成不同ID，解决了ID重复问题；设置空闲位可以缩短ID长度，方便后续其他标识位的动态扩展。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是现有snowflake算法的bit位分布示意图；

图2是根据本发明实施例的一种基于snowflake的标识生成方法的主要流程示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的基于snowflake的标识生成方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的一种基于snowflake的标识生成装置的主要模块示意图；

图5是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图6是适于用来实现本发明实施例的移动设备或服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

参见图2，示出的是本发明实施例提供的一种基于snowflake的标识生成方法的主要流程图，包括如下步骤：

S201：判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

S202：若大于或等于，则将防时钟回拨标记位设置为第一数值；

S203：确定当前时间与基础时间的差值，转换差值得到第一时间戳，进而基于符号位、第一数值、第一时间戳和序列号，生成标识；

S204：若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识，以将第一标识中的防时钟回拨标记位由第一数值翻转为第二数值，得到标识。

上述实施方式中，对于步骤S201～S204，为解决snowflake生成的标识在时钟回拨发生时的ID重复问题，本方案在原snowflake算法基础上增加了防时钟回拨标记位(此处暂不考虑设备ID)，所得64位分布式ID生成方式为：

表1

符号位：1bit，二进制中最高位为1的都是负数，但是分布式ID一般都使用整数，所以将最高位固定为0；

防时钟回拨标记位：当发生时钟回拨时，翻转此位防止生成重复ID。可以由0翻转为1，也可以由1翻转为0，分别代表第一数值和第二数值，具体依据工作人员设定；

时间戳：表示当前时间与基础时间的差值，该基础时间可以为工作设备启动时间；

序列号，在单一节点保持自增。

在工作设备当前时间大于或等于上一次生成标识的时间时，确定未发生时钟回拨，将防时钟回拨标记位设置为第一数值，例如0，按照表1所示顺序生成ID，包括符号位、第一数值、当前时间与基础时间的差值(即第一时间戳)以及自增序列号；其中，基础时间可以为工作设备的启动时间。

但若小于，即表示发生时钟回拨，可以不考虑当前时间、序列号等信息，直接将与时钟回拨后第二时间戳对应的ID(即第一标识)中的防时钟回拨位进行翻转即可，例如由0翻转为1或者由1翻转为0，所得ID相比于第一ID，在防时钟回拨标记位的数值不同。

需要说明的是，时间回拨一般是闰秒，或者NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)同步。每毫秒工作设备都会生成较多ID，若时钟回拨小于毫秒级(即等于情况)，ID序列字段继续增加即可，不会生成重复ID，因而不需要处理时钟回拨问题，直接按照正常流程生成ID即可。

实际操作中可能用不到64bit的ID，可以适当缩减，例如设置空闲位，参见表2所示：

表2

分布式ID可以包含该空闲位也可以不包含：

1)若删除4bit的空闲位，所生成的分布式ID长度为60位；

2)若不删除，ID长度仍为64位，但位于符号位后的空闲位数值可能均为0(仅为示例)。

设置空闲位的另一个用途是方便扩展。后续若需要扩展时，可以将空闲位中的一位或多位移动至时间戳或序列号位。若ID长度仍为64位，则需要顺移其他标识位，例如将防时钟回拨标记位往前顺移一位。

但若为64位减去空闲位后的整数，则需要将一位或多位添加至所需位置，此时ID长度发生变化，例如由原来60位增加为61位。同理，若需要删减时间戳或序列号位的位数，则适应性将删减的位数添加至空闲位中。

上述实施例所提供的方法，基于snowflake算法进行改进，增加可以数值翻转的防时钟回拨标记位，以在发生时钟回拨时针对同一时间戳生成不同ID，解决了ID重复问题；设置空闲位可以缩短ID长度，方便后续其他标识位的动态扩展。

参见图3，示出了根据本发明实施例的一种可选的基于snowflake的标识生成方法流程示意图，包括如下步骤：

S301：判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

S302：若大于或等于，则将防时钟回拨标记位设置为第一数值；

S303：确定当前时间与基础时间的差值，转换所述差值得到第一时间戳；

S304：基于符号位、第一数值、第一时间戳、数据中心位、设备标识位和序列号，生成标识；其中，数据中心位对应于数据中心的编号，设备标识位对应于发放序列号的设备的编号，设备位于数据中心中；

S305：若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识；

S306：将第一标识中的防时钟回拨标记位由第一数值翻转为第二数值，得到标识。

上述实施方式中，对于步骤S301～S303、S305～S306可参见图2所示步骤S201～S204的描述，在此不再赘述。

上述实施方式中，对于步骤S304，针对企业业务场景和实际情况，对snowflake算法中bit位的分配方式作出调整，得到如下分布式ID组合方式：

表3

数据中心位：所占bit位数与企业所具有的数据中心(或服务器)数量有关，假设有3个数据中心，相应二进制编号可表示为000、001、010；数据中心可以异地部署，且通常处理本地区的标识生成；

设备标识位：表示发放序列号的设备worker的编号，设备处于数据中心中；

序列号，在单一节点保持自增。

因此在当前时间大于或等于上一次生成标识的时间，即未发生时钟回拨时，需要按照表3所示顺序生成ID，包括符号位、第一数值、第一时间戳、数据中心位、设备标识位以及自增序列号。若小于，则需要时钟回拨，将防时钟回拨标记位中的第一数值更改为第二数值。

实际操作中可能用不到64bit的ID，为减少ID长度，可以适当缩减，例如设置空闲位，参见表4所示：

表4

若删除4bit的空闲位，所生成的分布式ID长度为60位，若不删除，ID长度仍为64位，但位于符号位后的空闲位数值可能均为0(仅为示例)。

后续若需要扩展时间戳、数据中心位、设备标识位或序列号位时，可以将空闲位中的一位或多位移动至所需位置，例如数据中心位增加1bit变为11bit。若ID长度仍为64位，则需要顺移其他标识位；但若为64位减去空闲位后的整数，则需要将一位或多位添加至所需位置。同理，若需要删减时间戳、数据中心位、设备标识位或序列号位的位数，则适应性将删减的位数添加至空闲位中。

上述实施例所提供的方法，充分考虑数据中心和时钟回拨场景，在传统的snowflake算法基础上，对分布式ID分段处理，以解决时钟回拨导致的ID重复问题；设置空闲位可以缩短ID长度，降低对存储空间的占用量，方便后续其他标识位的动态扩展。

参见图4，示出了本发明实施例提供的一种基于snowflake的标识生成装置400的主要模块示意图，所述标识包括符号位、防时钟回拨标记位、时间戳和序列号，所述序列号为自增序列号，包括：

比对模块401，用于比对模块，用于判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

第一生成模块402，用于若大于或等于，则将所述防时钟回拨标记位设置为第一数值，确定所述当前时间与基础时间的差值，转换所述差值得到第一时间戳，进而基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳和所述序列号，生成标识；

第二生成模块403，用于若小于，则确定发生时钟回拨，获取与时钟回拨后的第二时间戳对应的第一标识，以将所述第一标识中的防时钟回拨标记位由所述第一数值翻转为第二数值，得到标识。

本发明实施装置中，所述标识还包括数据中心位和设备标识位，所述数据中心位对应于数据中心的编号，所述设备标识位对应于发放序列号的设备的编号，所述设备位于所述数据中心中；

所述第一生成模块402，用于：基于所述符号位、所述第一数值、所述第一时间戳、所述数据中心位、所述设备标识位和所述序列号，生成标识。

本发明实施装置中，所述标识还包括空闲位；

本发明实施装置中，所述标识为64位整数，为避免生成负数，将第7位符号位设置为零，只使用剩余的63位。

本发明实施装置中，所述标识为64位减去空闲位位数后的整数；

所述装置还包括：将所述空闲位从64位标识中移除；以及

另外，在本发明实施例中所述装置的具体实施内容，在上面所述方法中已经详细说明了，故在此重复内容不再说明。

图5示出了可以应用本发明实施例的示例性系统架构500。

如图5所示，系统架构500可以包括终端设备501、502、503，网络504和服务器505(仅仅是示例)。网络504用以在终端设备501、502、503和服务器505之间提供通信链路的介质。网络504可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备501、502、503通过网络504与服务器505交互，以接收或发送消息等。终端设备501、502、503上可以安装有各种通讯客户端应用。

终端设备501、502、503可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。

服务器505可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备501、502、503所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。

需要说明的是，本发明实施例所提供的方法一般由服务器505执行，相应地，装置一般设置于服务器505中。

应该理解，图5中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统600的结构示意图。图6示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括比对模块、第一生成模块、第二生成模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，比对模块还可以被描述为“时间比对模块”。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：

判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

根据本发明实施例的技术方案，充分考虑数据中心和时钟回拨场景，在传统的snowflake算法基础上，对分布式ID分段处理，以解决时钟回拨导致的ID重复问题；设置空闲位可以缩短ID长度，降低对存储空间的占用量，方便后续其他标识位的动态扩展。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种基于snowflake的标识生成方法，所述标识包括符号位、防时钟回拨标记位、时间戳和序列号，所述序列号为自增序列号，其特征在于，包括：

判断当前时间是否小于上一次生成标识的时间；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识还包括数据中心位和设备标识位，所述数据中心位对应于数据中心的编号，所述设备标识位对应于发放序列号的设备的编号，所述设备位于所述数据中心中；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标识还包括空闲位；

所述方法还包括：

将所述空闲位中的每位设置为第三数值；以及

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标识为64位整数，为避免生成负数，将第1位符号位设置为零，只使用剩余的63位。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标识为64位减去空闲位位数后的整数；

所述方法还包括：

将所述空闲位从64位标识中移除；以及

6.一种基于snowflake的标识生成装置，所述标识包括符号位、防时钟回拨标记位、时间戳和序列号，所述序列号为自增序列号，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的方法。