【Sql Server】在SQL Server中生成雪花ID(Snowflake ID)

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这是《Sql Server》系列文章，每篇文章将以博主理解的角度展开讲解。

温馨提示：博主能力有限，理解水平有限，若有不对之处望指正！

目录

• 前言
• 认识雪花ID
• • 雪花ID的核心特点
  • 雪花ID的结构（64位）
  • 雪花ID的优势
  • 雪花ID的局限性
  • 雪花ID的应用场景
  • 示例ID解析
  • 生成雪花ID
  • • 使用T-SQL函数实现
    • 查看效果
    • 文章推荐

      前言

      在我的印象中用到这个雪花ID比较少，可能是我接触的大型项目或者开源项目比较少，同时接触到中大型分布式也比较少，基本都是自研系统，用的是自增ID和GuidValue作为唯一编号。

      最近项目上使用了一套第三方框架代码，使用了雪花ID作为表的唯一主键，并且之前表没有这个字段，需要进行表迁移的同时初始化雪花ID字段值。

      因此，趁这次机会简单总结下雪花ID以及在Sql Server上如何生成雪花ID。

      认识雪花ID

      雪花ID是Twitter开发的一种分布式唯一ID生成算法，主要用于在分布式系统中生成全局唯一的ID标识符。它的名称来源于"自然界中没有两片完全相同的雪花"这一概念，象征着每个生成的ID都是独一无二的。

      雪花ID的核心特点

      1. 全局唯一性：在分布式系统中生成的ID不会重复
      2. 时间有序性：ID按照时间顺序递增
      3. 高性能：本地生成，不依赖数据库等外部系统
      4. 可解析：ID中包含的信息可以被解析出来

      雪花ID的结构（64位）

      标准的雪花ID由以下三部分组成（共64位）：

      | 1位符号位 | 41位时间戳 | 10位工作节点ID | 12位序列号 |
      

      具体分解：

      1. 符号位（1位）：始终为0，保证ID为正数
      2. 时间戳（41位）：毫秒级的时间戳，可以使用约69年
         • 通常从自定义纪元开始计算（如Twitter使用2010-11-04 01:42:54 UTC）
         • 工作节点ID（10位）：
           • 通常分为5位数据中心ID + 5位机器ID
           • 最多支持32个数据中心，每个数据中心32台机器
           • 序列号（12位）：同一毫秒内的序列号，支持每毫秒生成4096个ID

      雪花ID的优势

      1. 分布式友好：不同节点可以独立生成ID而不需要协调
      2. 时间有序：生成的ID按时间递增，有利于数据库索引
      3. 高性能：本地生成，不依赖网络或数据库
      4. 信息丰富：ID本身包含时间、节点等信息

      雪花ID的局限性

      1. 时钟依赖：严重依赖系统时钟，时钟回拨会导致ID重复
      2. 节点ID配置：需要手动或通过外部系统分配节点ID
      3. 时间耗尽：41位时间戳大约69年后会耗尽

      雪花ID的应用场景

      1. 分布式系统主键生成
      2. 订单号、交易号等业务编号
      3. 日志跟踪ID
      4. 任何需要全局唯一且有序ID的场景

      示例ID解析

      假设一个雪花ID：123456789012345678

      转换为二进制后可以解析出：

      • 时间戳部分：可以转换为具体的生成时间
      • 工作节点部分：知道是在哪个数据中心哪台机器生成的
      • 序列号部分：知道这是该毫秒内生成的第几个ID

        雪花ID因其简单高效的特性，已经成为分布式系统ID生成的经典解决方案之一。

        生成雪花ID

        雪花ID是Twitter提出的一种分布式ID生成算法，它生成64位的唯一ID，通常包含时间戳、工作节点ID和序列号。

        在SQL Server中可以通过以下几种方式实现雪花ID的生成：

        使用T-SQL函数实现

        -- 创建配置表
        CREATE TABLE SnowflakeConfig (
            MachineId BIGINT NOT NULL,
            DatacenterId BIGINT NOT NULL,
            LastTimestamp BIGINT NOT NULL,
            Sequence BIGINT NOT NULL,
            CONSTRAINT PK_SnowflakeConfig PRIMARY KEY (MachineId, DatacenterId)
        );
        

        -- 初始化配置 (机器ID和数据中心ID需要在每个节点上配置不同)
        INSERT INTO SnowflakeConfig (MachineId, DatacenterId, LastTimestamp, Sequence)
        VALUES (1, 1, 0, 0);
        

        -- 创建获取当前时间戳的函数
        CREATE FUNCTION GetCurrentTimestamp()
        RETURNS BIGINT
        AS
        BEGIN
            DECLARE @epoch DATETIME2 = '1970-01-01 00:00:00';
            DECLARE @now DATETIME2 = SYSUTCDATETIME();
            RETURN CAST(DATEDIFF_BIG(MILLISECOND, @epoch, @now) AS BIGINT);
        END;
        

        -- 创建等待下一毫秒的函数
        CREATE FUNCTION TilNextMillis(@lastTimestamp BIGINT)
        RETURNS BIGINT
        AS
        BEGIN
            DECLARE @timestamp BIGINT;
            SET @timestamp = dbo.GetCurrentTimestamp();
            
            WHILE @timestamp  @MaxMachineId OR @MachineId  @MaxDatacenterId OR @DatacenterId  
        查看效果
         
        -- 使用存储过程版本
        DECLARE @Id BIGINT;
        EXEC GenerateSnowflakeId @MachineId = 1, @DatacenterId = 1, @SnowflakeId = @Id OUTPUT;
        SELECT @Id AS SnowflakeId;
         
         
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        总结：温故而知新，不同阶段重温知识点，会有不一样的认识和理解，博主将巩固一遍知识点，并以实践方式和大家分享，若能有所帮助和收获，这将是博主最大的创作动力和荣幸。也期待认识更多优秀新老博主。