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      Linux Shell 實現隨機數多種方法

      • 發布:佚名
      • 來源:網絡
      • 時間:2015-10-28 17:59

      在日常生活中,隨機數實際上經常遇到,想丟骰子,抓鬮,還有抽簽。呵呵,非常簡單就可以實現。那么在做程序設計,真的要通過自己程序設計出隨機數那還真的不簡單了。現在很多都是操作系統內核會提供相應的api,這些原始參數是獲取一些計算機運行原始信息,如內存,電壓,物理信號等等,它的值在一個時間段可以保證是唯一的了。好了,廢話我就不說了。呵呵。

      shell腳本程序我們有那些獲得隨機數方法呢?

      1、通過時間獲得隨機數(date)

      這個也是我們經常用到的,可以說時間是唯一的,也不會重復的,從這個里面獲得同一時間的唯一值。適應所有程序里面了。

      例子:

      [chengmo@centos5  shell]$ date +%s
      1287764773
      #獲得時間戳,當前到:1970-01-01 00:00:00 相隔的秒數
      #如果用它做隨機數,相同一秒的數據是一樣的。在做循環處理,多線程里面基本不能滿足要求了。
        
      [chengmo@centos5  shell]$ date +%N
      738710457
      #獲得當前時間的納秒數據,精確到億分之一秒。
      #這個相當精確了,就算在多cpu,大量循環里面,同一秒里面,也很難出現相同結果,不過不同時間里面還會有大量重復碰撞
        
      [chengmo@centos5  shell]$ date +%s%N
      1287764807051101270
      #這個可以說比較完美了,加入了時間戳,又加上了納秒

      通過上面說明,用它來做隨機數的基數了,接下來我們看怎么樣獲得一段數據內怎么樣獲得隨機數。

      #!/bin/sh
        
      #寫個隨機函數,調用方法random min max 
      #在min 與 max直接獲得隨機整數
      #copyright chengmo QQ:8292669
        
        
      #獲得隨機數返回值,shell函數里算出隨機數后,更新該值
      function random()
      {
          min=$1;
          max=$2-$1;
          num=$(date +%s+%N);
          ((retnum=num%max+min));
          
      #進行求余數運算即可
          echo $retnum;
          
      #這里通過echo 打印出來值,然后獲得函數的,stdout就可以獲得值
          
      #還有一種返回,定義全價變量,然后函數改下內容,外面讀取
      }
        
      #得到1-10的seq數據項
      for i in {1..10};
      do
          out=$(random 2 10000);
          echo $i,"2-10000",$out;
      done;

      看看運行結果:

      [chengmo@centos5 shell]$ sh testrandom.sh
      1,2-10000,5600
      2,2-10000,5295
      3,2-10000,3432
      4,2-10000,3148
      5,2-10000,9041
      6,2-10000,4290
      7,2-10000,2380
      8,2-10000,9009
      9,2-10000,5474
      10,2-10000,3664

      一個循環里面,得到值各不相同。

      這個是我們常用方法,適應各種語言,是一個通用算法,就算服務器不提供,某時刻相同唯一數據標記,我們也可以通過這種方法,做自己的偽隨機數。下面還有更簡單方法呢,不要我們自己做了。

      2、通過內部系統變量($RANDOM)

      其實,linux已經提供有個系統環境變量了,直接就是隨機數,哈哈,覺得剛學習方法,是不是白費了!!

      [chengmo@centos5 shell]$ echo $RANDOM
      10918
      [chengmo@centos5 shell]$ echo $RANDOM
      10001
        
      #連續2次訪問,結果不一樣,這個數據是一個小于或等于5位的整數
      

      可能有疑問了,如果超過5位的隨機數怎么得到呢?

      呵呵,加個固定10位整數,然后進行求余,跟例1 一樣了。接下來的例子又是我們自立更生做了。

      3、通過系統內部唯一數據生成隨機數(/dev/random,urandom)

      我們知道dev目錄下面,是linux一些默認設備,它給我們感覺就是放的是鍵盤,硬盤,光驅等設備的對應文件了。 其實linux有些設備很特殊,有特殊用途。前面我們說到的:/dev/[udp|tcp]/host/port比較特殊吧。呵呵,有扯遠了。

      /dev/random設備,存儲著系統當前運行的環境的實時數據。它可以看作是系統某個時候,唯一值數據,因此可以用作隨機數元數據。我們可以通過文件讀取方式,讀得里面數據。/dev/urandom這個設備數據與random里面一樣。只是,它是非阻塞的隨機數發生器,讀取操作不會產生阻塞。

      實例:

      [chengmo@centos5 shell]$ head -1 /dev/urandom
      ???ù…?KTt?anV??1?&???“?2íùU“ ?F|_ ?”?mEe?Urá?=JˉT?A?ìAúRtó
        
      #讀一行,怎么是亂碼呢?其實它是通過二進制數據保存實時數據的,那么我們怎么樣把它變成整型數據呢?
        
        
      [chengmo@centos5 ~/shell]$ head -200 /dev/urandom | cksum
      1615228479 50333
      #由于urandom的數據是非常多,不能直接通過cat讀取,這里取前200行,其實整個數據都是變化的,取多少也一樣是唯一的。
      #cksum 將讀取文件內容,生成唯一的表示整型數據,只有文件內容不變,生成結果就不會變化,與php crc函數
        
      [chengmo@centos5 shell]$ head -200 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d" "
      484750180
      #cut 以” “分割,然后得到分割的第一個字段數據

      得到整型數據,然后,類似一的方法就可以獲得到隨機數了。 題外話:在程序里面,我們經常md5得到唯一值,然后是字符串的,如果想表示成整型方式,可以通過crc函數.crc是循環冗余校驗,相同數據通過運算,都會得到一串整型數據。現在這種驗證應用很廣。詳細要了解,可以參考:crc.

      下面還有個方法,直接從設備讀取生成好的uuid碼。

      4、讀取linux 的uuid碼

      在提到這個之前,有個概念,就是什么是uuid呢?

      UUID碼全稱是通用唯一識別碼 (Universally Unique Identifier, UUID),它 是一個軟件建構的標準,亦為自由軟件基金會 (Open Software Foundation, OSF) 的組織在分布式計算環境 (Distributed Computing Environment, DCE) 領域的一部份。

      UUID 的目的,是讓分布式系統中的所有元素,都能有唯一的辨識信息,而不需要通過中央控制端來做辨識信息的指定。如此一來,每個人都可以創建不與其它人沖突的 UUID。在這樣的情況下,就不需考慮數據庫創建時的名稱重復問題。它會讓網絡任何一臺計算機所生成的uuid碼,都是互聯網整個服務器網絡中唯一的。它的原信息會加入硬件,時間,機器當前運行信息等等。

      UUID格式是:包含32個16進位數字,以“-”連接號分為五段,形式為8-4-4-4-12的32個字符。范例;550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000 ,所以:UUID理論上的總數為216 x 8=2128,約等于3.4 x 1038。 也就是說若每奈秒產生1兆個UUID,要花100億年才會將所有UUID用完。

      其實,大家做數據庫設計時候,肯定聽說過,guid(全局唯一標識符)碼,它其實是與uuid類似,由微軟支持。 這里編碼,基本有操作系統內核產生。大家記得把,在windows里面,無論數據庫,還是其它軟件,很容易得到這個uuid編碼。

      linux 的uuid碼

      linux的uuid碼也是有內核提供的,在/proc/sys/kernel/random/uuid這個文件內。其實,random目錄,里面還有很多其它文件,都與生成uuid有關系的。

      [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid
      dff68213-b700-4947-87b1-d9e640334196
      [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid
      7b57209a-d285-4fd0-88b4-9d3162d2e1bc
      #連續2次讀取,得到的uuid是不同的
        
      [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid| cksum | cut -f1 -d" "
      2141807556
      #同上方法得到隨機整數

      這是linux下面,幾種常見活動隨機數整數方法,除了第一個是不同外,其實后3個,產生隨機碼的偽數據來源,都與/dev/random設備有關系。只是它們各自呈現不同而已。如果你還有更多其它方法,請給我消息,與大家分享了。

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