SnowUUID 简介：受 Snowflake 启发的分布式 UUID 生成器-js教程-PHP中文网

SnowUUID 简介：受 Snowflake 启发的分布式 UUID 生成器

Patricia Arquette

发布： 2024-11-04 07:23:31

原创

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在分布式系统中，确保跨多个服务器或进程的唯一 ID 可能具有挑战性。 ID 必须是唯一的、快速生成的，并且有时还传达有关其来源的信息。受 Twitter 的 Snowflake ID 生成算法的启发，我开发了 SnowUUID，这是一个专为 Node.js 应用程序设计的分布式 UUID 生成器。 SnowUUID 结合了精度和可扩展性，生成独特的、按时间排序的标识符，可以针对任何分布式设置进行自定义。

为什么选择 SnowUUID？

SnowUUID 将 Twitter Snowflake 算法的强大功能融入到一个紧凑、易于使用的 npm 包中，供 JavaScript 开发人员使用。 SnowUUID 生成的每个 ID 都是 64 位整数，包含有关时间戳、数据中心、worker 和序列的信息，非常适合每个服务器或进程独立生成 ID 的分布式应用程序。

Introducing SnowUUID: A Distributed UUID Generator Inspired by Snowflake

SnowUUID的特点

时间顺序 ID：ID 按时间顺序生成，确保它们可以按时间顺序排序。
自定义选项：SnowUUID 允许配置数据中心和工作人员 ID，支持跨分布式系统的不同设置。
高吞吐量：SnowUUID 具有每毫秒的序列限制，可以处理高吞吐量要求，防止 ID 冲突。

SnowUUID 的工作原理

SnowUUID ID 由多个段组成：

时间戳：确保 ID 按时间顺序排列。
数据中心ID：区分不同的数据中心。
工作人员 ID：区分数据中心内的不同工作人员。
序列：确保可以在同一毫秒内创建多个唯一ID。

以下是每个段的位分布细分：

Segment	Bits Allocated
Timestamp	41 bits
Datacenter ID	5 bits
Worker ID	5 bits
Sequence Number	12 bits

用法

从 npm 安装 SnowUUID：

npm install snowuuid

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要使用 SnowUUID 生成唯一 ID，请导入包并初始化新实例：

const { SnowUUID } = require('snowuuid');

// Initialize SnowUUID with options
const generator = new SnowUUID({
    epoch: 1609459200000n,  // Starting from January 1, 2021
    workerId: 1n,           // Unique ID for each worker
    datacenterId: 1n        // Unique ID for each datacenter
});

// Generate a unique ID
const uniqueId = generator.nextId();
console.log(uniqueId.toString());

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自定义SnowUUID

SnowUUID 的 WorkerOptions 界面提供可自定义的设置以适应您的系统：

纪元：自定义开始时间（以毫秒为单位）。
workerId：数据中心内每个工作人员的唯一标识符。
datacenterId：每个数据中心的唯一标识符。

const generator = new SnowUUID({
    epoch: 1610000000000n,  // Custom epoch
    workerId: 3n,           // Worker ID
    datacenterId: 2n        // Datacenter ID
});

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底层：代码

SnowUUID 的核心是 nextId() 函数，它通过组合时间戳、数据中心 ID、工作 ID 和序列位来生成唯一 ID。其工作原理如下：

时钟处理：该算法确保系统时钟始终向前移动。如果时钟倒退，则会抛出错误以防止重复 ID。
序列溢出处理：当一毫秒内达到序列限制时，SnowUUID 会等待下一毫秒继续生成 ID。

示例代码：nextId 函数

nextId() {
    let timestamp = SnowUUID.now();

    if (timestamp < this.#lastTimestamp) {
        throw new Error(
            `Clock moved backwards. Unable to generate ID for ${this.#lastTimestamp - timestamp} milliseconds.`
        );
    }

    if (timestamp === this.#lastTimestamp) {
        this.#sequence = (this.#sequence + 1n) & SEQUENCE_MASK;
        if (this.#sequence === 0n) {
            timestamp = this.tilNextMillis(this.#lastTimestamp);
        }
    } else {
        this.#sequence = 0n;
    }

    this.#lastTimestamp = timestamp;

    return (
        ((timestamp - this.#epoch) << DEFAULT_TIMESTAMP_LEFT_SHIFT) |
        (this.#datacenterId << DEFAULT_DATACENTER_ID_SHIFT) |
        (this.#workerId << DEFAULT_WORKER_ID_SHIFT) |
        this.#sequence
    );
}

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