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目录

一、项目介绍

二、雪花算法

三、JWT认证与令牌桶算法

四、项目架构

五、图床上传与图像生成API搭建

六、项目测试与调试(等待更新)

雪花算法

        雪花算法 (Snowflake) 是一种高效、可扩展的分布式唯一ID生成算法，最早由 Twitter 开发，并被广泛应用于各种系统中。本文将结合 Sonyflake 的实现代码，讲解雪花算法的原理与实现。

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雪花算法之所以能够作为一种分布式 ID 生成策略，是因为它能够保证：

1. 全局唯一性：无重复 ID。
2. 高效性：生成速度快。
3. 有序性：ID 基于时间戳，有趋势递增的特性。

它生成的 64 位二进制 ID 通常由以下几部分组成：

• 符号位 (1 bit)：始终为 0。
• 时间戳 (41 bits)：记录自某个时间起始点的毫秒数。
• 机器ID (10 bits)：标识生成 ID 的机器节点。
• 序列号 (12 bits)：用于每毫秒内生成多个 ID。

其中，符号位为0是因为 Snowflake ID 被设计为无符号整数（uint64），没有负数的场景，符号位只是为了占位，以保持位数的一致性。

假设生成的 ID 为 145038507964891137，转化为二进制：
0000001000001000011001000101010011111101000000000000000000000001

这串二进制可以分解为 64 位：

位数范围（从左到右）	部分	二进制值	十进制值	说明
1	符号位	0	0	固定为 0，表示正数
2 - 40	时间戳	000000100000100001100100010101001111110	13829335678	自起始时间以来的毫秒数
41 - 56	机器 ID	1000000000000000	32768	当前机器编号
57 - 64	序列号	00000001	1	当前毫秒内生成的第 1 个 ID

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Sonyflake 简介

Sonyflake 是 Go 语言实现的雪花算法改进版本，相比 Twitter 的实现，它：

• 使用更精准的时间单位。
• 提供了自定义机器 ID 的能力。
• 支持长时间运行，且避免了时钟回拨问题。

具体的改进有：

改进点	Snowflake 的问题	Sonyflake 的优化
符号位	固定占用 1 位，没有实际用途	去掉符号位，增加实际可用位数。
机器 ID 长度	10 位，只支持最多 1024 个节点	16 位，支持最多 65536 个节点。
时间戳处理	依赖系统时间，易受时钟回拨影响	提供时钟回拨检测，支持自定义起始时间戳，增强容错能力。
序列号长度	12 位，支持每毫秒最多生成 4096 个 ID	8 位，支持每毫秒最多生成 256 个 ID，节省位数并满足一般业务需求。
中央协调器依赖	需要依赖 ZooKeeper 或其他工具分配机器 ID	通过回调函数动态获取机器 ID，减少依赖，降低运维复杂度。
并发和适用场景优化	针对大规模分布式系统设计	更适合中小规模分布式系统，尤其是局部部署场景，如小型服务集群或边缘计算。

本项目使用 Sonyflake 来生成用户、分组和作品的唯一 ID：

package snowflake

import (
	"fmt"
	"github.com/sony/sonyflake"
	"time"
)

var (
	sonyFlake     *sonyflake.Sonyflake // 实例
	sonyMachineID uint16               // 机器ID
)

// 获取机器 ID
func getMachineID() (uint16, error) {
	return sonyMachineID, nil
}

// 初始化 Sonyflake
func Init(machineId uint16) (err error) {
	sonyMachineID = machineId
	t, _ := time.Parse("2006-01-02", "2024-11-16") // 设置起始时间
	settings := sonyflake.Settings{
		StartTime: t,              // 起始时间
		MachineID: getMachineID,   // 获取机器 ID
	}
	sonyFlake = sonyflake.NewSonyflake(settings) // 生成节点实例
	return
}

// 获取唯一 ID
func GetID() (id uint64, err error) {
	if sonyFlake == nil {
		err = fmt.Errorf("sonyflake not inited")
		return
	}
	id, err = sonyFlake.NextID()
	return
}

步骤解析

(1) 初始化实例

通过 Init(machineId uint16) 初始化 Sonyflake 实例，设置了：

• 开始时间：2024-11-16。
• 机器 ID：通过 getMachineID 获取。

settings := sonyflake.Settings{
	StartTime: t,              // 起始时间
	MachineID: getMachineID,   // 获取机器 ID
}
sonyFlake = sonyflake.NewSonyflake(settings) // 创建实例

(2) 生成唯一 ID

使用 sonyFlake.NextID() 获取唯一 ID，每次调用都会根据时间戳和机器 ID 自动生成新的 ID。

id, err = sonyFlake.NextID()

(3) 机器 ID 获取

getMachineID 函数为每个实例分配唯一的 uint16 值，用于区分生成 ID 的节点。

func getMachineID() (uint16, error) {
	return sonyMachineID, nil
}

Sonyflake 的 ID 生成

以下是调用代码生成示例 ID的步骤：

package main

import (
	"fmt"
	"snowflake"
)

func main() {
	err := snowflake.Init(1) // 初始化机器 ID 为 1
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	id, err := snowflake.GetID() // 获取唯一 ID
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	fmt.Printf("生成的ID: %d\n", id)
}