使用 Rust 实现 SnowflakeId

在最近的业务中更改设计的时候最终决定使用 雪花 ID （下文称之为 SID）作为数据库的主键，这样可以避免使用发号器等中间件。

但是广为使用的 snowflake 的实现实际上是线程级别的唯一，而不是分布式意义上的唯一，因此在生产上如果和分布式搭配会产生极大的问题。

怎么办？只能自己写了。

原理

SID 实际上是 Rust 的 i64，他有 64 位。但是有一位是符号位，所以实际上可以使用的只有 63 位但也绰绰有余。

所以我们的结构看起来像是这样：

| sign |   data    | # sign not used.
| 1bit |   63bit   |

接下来我们将会介绍标准的 SID 实现。为什么是标准的？因为存在很多变种，比如 Mastodon 就是变种 SID，我们不讨论他们。

标准的 SID 包含如下信息

• 时间戳: 41bit
• 标识符: 10bit
• 序列号: 12bit

所以我们的 SID 看起来应该如下

| sign |                data                      |
|   0  | Timestamp | Identifier | Sequence Number |
| 1bit |   41bit   |    10bit   |     12bit       |

✨ 深入黑暗

很好，现在我们理解了最基本的 SID 组成，让我们更深一步。

时间戳

标准的 SID 使用的是毫秒精度，恰好是 41 位。实际上根据 SID 的设计不同，时间戳可以是任意精度，也可以是任意起始位置。

标识符

在设计分布式系统时，我们会有多台机器（或实例）同时运行。

因此，我们必须区分它们。基于标识符为 10 位，我们可以同时拥有 1024 个实例，这简直太酷了！

序列号

你注意到 Sequence Number 了吗？它有 12 位，这意味着它在一毫秒内最多可以处理 4096 条信息（或其他东西，随便你）。

综上所述：整个系统在一毫秒内最多可以产生 1024 * 4096 = 4194304 条信息，这完全足够了！

分配完毕（不对，你是怎么做到的？！）

但我们总有可能遇到这样的情况：这一毫秒内的所有 SID 都已分配完毕！

此时，实例必须等待下一毫秒。在下一毫秒，我们将有新的 4096 个 SID 可以分配。

在这种情况下，可能需要拓展实例了 XD