基于.NET Standard的分布式自增ID算法--Snowflake

概述

本篇文章主要讲述分布式ID生成算法中最出名的Snowflake算法。搞.NET开发的，数据库主键最常见的就是int类型的自增主键和GUID类型的uniqueidentifier。
那么为何还要引入snowflake呢？

INT自增主键

自增主键是解决主键生成的最简单方案，它有如下优势：

1. 数据库本身负责主键生成，效率高
2. 数据库本身保证主键顺序递增，方便存储和检索

相对应的，它也有如下缺点：

1. 严重依赖数据库服务
2. 强顺序递增，不易横向扩展
3. 分库分表很难处理
4. 不方便导入数据
5. 上层应用在插入数据时，如果需要获知主键，必须再次查询

总结来说，INT自增主键在单机性能和主键严格递增上由很大的优势，但是在扩展性和分布式数据库上有较大限制

GUID主键

GUID（全局唯一标识符，Globally Unique Identifier）为128位（16字节），它使用太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和许多可能的数字根据算法动态生成，理论上可以有2^128个结果，
所以产生2个相同的ID的几率非常小。

它的优点如下：

1. 应用生成，解放服务器压力
2. 生成的ID可以做到全库唯一，方便数据库分库分表、数据导入

缺点也很明显：

1. 16字节太长，浪费空间
2. 非顺序递增，增加数据库存储和检索开销

在做数据库主键选则时，如果系统较小，业务逻辑相对简单，可以考虑使用自增主键；如果业务复杂，涉及到分库分表分布式等，建议考虑GUID。如果认为GUID的缺点太影响使用，
可以考虑马上开始重点介绍的分布式ID生成算法 Snowflake

Snowflake是由Twitter提出并首先使用的分布式ID生成算法，使用它来生成分布式趋势递增的Id。

1. 分布式
   Id有分布式系统的节点自己生成

2. 趋势递增
   主键非严格顺序递增的，而是根数时间顺序递增，这在一定程度上保证了数据存储和索引的效率

算法讲解

总长度为64位长整型（8字节）

1位：首字节固定为0，来保证所有生成的数据都是正数

41位：第2到第42位工41字节，用于生成毫秒级时间戳，计算大概(2^41−1)/(1000∗60∗60∗24∗365)=69 年，对于一般系统来说绝对够用。

10位： 第43位到第52位为工作机ID，可表示2^10=1024台设备，一般高5位表示机房Id（datacenterId），低5位表示工作节点ID（workid）

12位：第53位到第64位表示序列号，2^12-1=4095

综上算法，表示单机每毫秒可以提供4095个Id，所有机器每毫秒可生成4095*1024=4194304个Id。

它的优点如下：

1. 应用生成，解放服务器压力
2. 生成的ID可以做到全库唯一，方便数据库分库分表、数据导入
3. 8字节，长整型，节省空间
4. 趋势递增，方便数据存储和查询

如何在.NET中实现该算法呢？下篇博客重点揭晓。