雪花算法 & Nginx

雪花算法介绍

SnowFlake 算法，是 Twitter 开源的分布式 id 生成算法。其核心思想就是：使用一个 64 bit 的 long 型的数字作为全局唯一 id

• 1位，不用。二进制中最高位为1的都是负数，但是生成的id都是正数，所以这个最高位固定是0

• 41位，用来记录时间戳（毫秒）。

  • 41位可以表示2⁴¹-1个数字，

  • 如果只用来表示正整数（计算机中正数包含0），可以表示的数值范围是：0 至 2⁴¹ - 1，减1是因为可表示的数值范围是从0开始算的，而不是1。

  • 也就是说41位可以表示2⁴¹ - 1个毫秒的值，转化成单位年则是2⁴¹ - 1 / (1000 * 60 * 60 * 24 * 365) = 69年

• 10位，用来记录工作机器id。

  • 可以部署在2¹⁰ = 1024个节点，包括5位datacenterId和5位workerId

  • 5位（bit）可以表示的最大正整数是2⁵ - 1 = 31，即可以用0、1、2、3、....31这32个数字，来表示不同的datecenterId或workerId

• 12位，序列号，用来记录同毫秒内产生的不同id。

  • 12位（bit）可以表示的最大正整数是2¹² - 1 = 4095，即可以用0、1、2、3、....4095这4096个数字，来表示同一机器同一时间截（毫秒)内产生的4096个ID序号，减1是因为可表示的数值范围是从0开始算的，而不是1。

同一毫秒：0-4095 4096，因为这一毫秒生产的ID数已经满了，因此需要让CPU空转，使得毫秒数增加1，那么此时这一毫秒的ID生成应该从0重新开始

算法实现

package com.qf.electronic.util;

/**
 * 雪花算法
 */
public class SnowFlake {
    /**
     * 这里需要记录最后一次生成ID的时间，因为同一毫秒内，可能会生成多个ID，记录后可以用来做比对
     */
    private long lastTime = -1L;
    /**
     * 初始时间，因为时间占41位，所以可以从这个时间开始，差不多使用69年
     */
    private long startTime = System.currentTimeMillis();
    /**
     * 机房ID，占5位，因此最多能够对32个机房有效
     */
    private long dataCenterId;
    /**
     * 机器ID，占5位，因此最多能够对32个机器有效
     */
    private long workId;
    /**
     * 序列号，占12位，因此在一毫秒内最多生成2^12 = 4096个序列号
     */
    private long sequence;


    public SnowFlake(long dataCenterId, long workId, long sequence){
        //机房ID最小值为0,最大值为31
        if(dataCenterId > 31 || dataCenterId < 0){
            throw new IllegalArgumentException("机房ID必须>=0且<=31，当前使用机房ID：" + dataCenterId);
        }
        if(workId > 31 || workId < 0){
            throw new IllegalArgumentException("机器ID必须>=0且<=31，当前使用机器ID：" + workId);
        }
        this.dataCenterId = dataCenterId;
        this.workId = workId;
        this.sequence = sequence;
    }

    public long generateId(){
        long time = System.currentTimeMillis(); //获取系统当前时间
        if(time < lastTime){//防止时间回拨，必须手动将时间拨回
            throw new RuntimeException("时间回拨");
        }
        if(time == lastTime){//同一时间段内，生成多个ID
            //按位与操作符所得结果最大值不会超过参与运算的最小操作数，这里不能超过4096
            sequence = (sequence + 1) & 4095;
            if(sequence == 0){//如果计数重新归0，表示该毫秒内，ID生成的数量已满
                //CPU空转1毫秒
                while ((time = System.currentTimeMillis()) == lastTime);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        //时间本身占41位，但是需要向左移动22位才能在指定的位置上
        //机房ID占5位，但是需要向左移动17位才能在指定的位置上
        //机器ID占5位，但是需要向左移动12位才能在指定的位置上
        long id = (time - startTime) << 22 | dataCenterId << 17 | workId << 12 | sequence;
        lastTime = time;
        return id;
    }
}

Nginx

1. Nginx是什么

Nginx是一个高性能的基于HTTP的反向代理的服务器、也是一个基于SMTP和POP3的邮件服务器其主要功能就类似于Tomcat，对外提供资源共享

反向代理（Reverse Proxy）是指以代理服务器来接收客户端请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给客户端

反向代理的作用：

• 保证内网的安全，阻止web攻击，因为客户端是无法感知真正做事的服务器的存在

• 负载均衡：代理服务器将接收的请求均分给被代理的服务器

2. Nginx能干什么

Nginx既然是服务器，那么其能做的事就是数据共享，具体体现如下：

• 虚拟主机

  虚拟主机就是虚拟服务器，就跟Java虚拟机差不多，Java虚拟机虽然是虚拟的，但也具备计算机的功能，也能运行。虚拟主机也一样，虽然不存在，但Nginx可以虚拟出来，对外提供服务

• 反向代理

  前面已经介绍过

• 负载均衡

  负载就是服务器承载的负荷，所谓均衡指的是多个服务器之间的负荷对比，单个服务器没有均衡的说法。负载均衡就是指多个服务器之间处理的请求数量要大致相同

• 动静分离

  动指的是资源会变化，比如从服务器获取的数据。

  静指的就是资源不会变化，比如从服务器获取的html、css、js、图片等。

  动静分离指的是动态资源放在服务器上处理，静态资源放在nginx上处理。

3. Nginx的安装及目录说明

演示

4. Nginx配置

nginx的学习也就是配置文件的学习

4.1 虚拟主机配置

server {
       listen   8888;
       server_name localhost;
       location /{ 
         root d:/demo;
         index index.html;
       }
}

4.2 反向代理配置

# 以/electronic/开始的请求会被代理到另外的服务器访问
location /electronic/ {
   proxy_pass  http://localhost:9000/;
}

4.3 负载均衡配置

upstream electronicServer {
    server localhost:9000;
    server localhost:9001;
}
# 以/electronic/开始的请求会被代理到另外的服务器访问
location /electronic/ {
	proxy_pass  http://electronicServer/;
}

• 负载均衡---轮询

  upstream electronicServer {
      server localhost:9000;
      server localhost:9001;
  }

• 负载均衡---权重

  upstream electronicServer {
      server localhost:9000 weight=2; #权重越大，被分配处理的请求越多
      server localhost:9001 weight=1;
  }

• 负载均衡---ip_hash

  ip_hash就是通过请求的ip地址，使用hash算法，算出来应该访问那一台服务器，如果是ip地址没变，那么这个请求的服务器 就永远都不会变

  upstream electronicServer {
      ip_hash; # 负载均衡规则
      server localhost:9000;
      server localhost:9001;
  }

4.4 动静分离

5. 附录： 匹配规则

• =

  = 开头表示精确匹配

• ^~

  ^~ 开头 表示uri以某个常规字符串开头，理解为匹配 url路径即可。nginx不对url做编码，因此请求为/static/20%/aa，可以被规则^~ /static/ /aa匹配到（注意是空格）。

• ~

  ~ 开头表示区分大小写的正则匹配

• ~*

  ~* 开头表示不区分大小写的正则匹配

• !~

  !~开头表示区分大小写不匹配

• !~*

  !~*开头表示不区分大小写不匹配

• /

  / 通用匹配，任何请求都会匹配到。