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linux shell實現(xiàn)隨機數(shù)多種方法

2024-09-05 23:00:37
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供稿:網(wǎng)友

在日常生活中,隨機數(shù)實際上經(jīng)常遇到,想丟骰子,抓鬮,還有抽簽。呵呵,非常簡單就可以實現(xiàn)。那么在做程序設(shè)計,真的要通過自己程序設(shè)計出隨機數(shù)那還真的不簡單了。現(xiàn)在很多都是操作系統(tǒng)內(nèi)核會提供相應的api,這些原始參數(shù)是獲取一些計算機運行原始信息,如內(nèi)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(shù)方法呢?

 

一、通過時間獲得隨機數(shù)(date)

這個也是我們經(jīng)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:

01 [chengmo@centos5  shell]$ date +%s
02 1287764773
03 #獲得時間戳,當前到:1970-01-01 00:00:00 相隔的秒數(shù)
04 #如果用它做隨機數(shù),相同一秒的數(shù)據(jù)是一樣的。在做循環(huán)處理,多線程里面基本不能滿足要求了。
05   
06 [chengmo@centos5  shell]$ date +%N
07 738710457
08 #獲得當前時間的納秒數(shù)據(jù),精確到億分之一秒。
09 #這個相當精確了,就算在多cpu,大量循環(huán)里面,同一秒里面,也很難出現(xiàn)相同結(jié)果,不過不同時間里面還會有大量重復碰撞
10   
11 [chengmo@centos5  shell]$ date +%s%N
12 1287764807051101270
13 #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(shù)的基數(shù)了,接下來我們看怎么樣獲得一段數(shù)據(jù)內(nèi)怎么樣獲得隨機數(shù)。

01 #!/bin/sh
02   
03 #寫個隨機函數(shù),調(diào)用方法random min max 
04 #在min 與 max直接獲得隨機整數(shù)
05 #copyright chengmo QQ:8292669
06   
07   
08 #獲得隨機數(shù)返回值,shell函數(shù)里算出隨機數(shù)后,更新該值
09 function random()
10 {
11     min=$1;
12     max=$2-$1;
13     num=$(date +%s+%N);
14     ((retnum=num%max+min));
15     #進行求余數(shù)運算即可
16     echo $retnum;
17     #這里通過echo 打印出來值,然后獲得函數(shù)的,stdout就可以獲得值
18     #還有一種返回,定義全價變量,然后函數(shù)改下內(nèi)容,外面讀取
19 }
20   
21 #得到1-10的seq數(shù)據(jù)項
22 for i in {1..10};
23 do  
24     out=$(random 2 10000);
25     echo $i,"2-10000",$out;
26 done;

看看運行結(jié)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(huán)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(shù)據(jù)標記,我們也可以通過這種方法,做自己的偽隨機數(shù)。下面還有更簡單方法呢,不要我們自己做了。

2、通過內(nèi)部系統(tǒng)變量($RANDOM)

其實,linux已經(jīng)提供有個系統(tǒng)環(huán)境變量了,直接就是隨機數(shù),哈哈,覺得剛學習方法,是不是白費了!!

1 [chengmo@centos5  shell]$ echo $RANDOM
2 10918
3 [chengmo@centos5  shell]$ echo $RANDOM
4 10001
5   
6 #連續(xù)2次訪問,結(jié)果不一樣,這個數(shù)據(jù)是一個小于或等于5位的整數(shù)

可能有疑問了,如果超過5位的隨機數(shù)怎么得到呢?

呵呵,加個固定10位整數(shù),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(tǒng)內(nèi)部唯一數(shù)據(jù)生成隨機數(shù)(/dev/random,urandom)

我們知道dev目錄下面,是linux一些默認設(shè)備,它給我們感覺就是放的是鍵盤,硬盤,光驅(qū)等設(shè)備的對應文件了。 其實linux有些設(shè)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(shè)備,存儲著系統(tǒng)當前運行的環(huán)境的實時數(shù)據(jù)。它可以看作是系統(tǒng)某個時候,唯一值數(shù)據(jù),因此可以用作隨機數(shù)元數(shù)據(jù)。我們可以通過文件讀取方式,讀得里面數(shù)據(jù)。/dev/urandom這個設(shè)備數(shù)據(jù)與random里面一樣。只是,它是非阻塞的隨機數(shù)發(fā)生器,讀取操作不會產(chǎn)生阻塞。

實例:

01 [chengmo@centos5  shell]$ head -1 /dev/urandom
02 ãņù…•KTþçanVÕã¹Û&¡õ¾“ô2íùU“ žF¦_ ÿ”†mEðûUráÏ=J¯TŸA•ÌAÚRtÓ
03   
04 #讀一行,怎么是亂碼呢?其實它是通過二進制數(shù)據(jù)保存實時數(shù)據(jù)的,那么我們怎么樣把它變成整型數(shù)據(jù)呢?
05   
06   
07 [chengmo@centos5 ~/shell]$ head -200 /dev/urandom | cksum
08 1615228479 50333
09 #由于urandom的數(shù)據(jù)是非常多,不能直接通過cat讀取,這里取前200行,其實整個數(shù)據(jù)都是變化的,取多少也一樣是唯一的。
10 #cksum 將讀取文件內(nèi)容,生成唯一的表示整型數(shù)據(jù),只有文件內(nèi)容不變,生成結(jié)果就不會變化,與php crc函數(shù)
11   
12 [chengmo@centos5  shell]$ head -200 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d" "
13 484750180
14 #cut 以” “分割,然后得到分割的第一個字段數(shù)據(jù)

 

得到整型數(shù)據(jù),然后,類似一的方法就可以獲得到隨機數(shù)了。 題外話:在程序里面,我們經(jīng)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(shù).crc是循環(huán)冗余校驗,相同數(shù)據(jù)通過運算,都會得到一串整型數(shù)據(jù)。現(xiàn)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(shè)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(gòu)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(huán)境 (Distributed Computing Environment, DCE) 領(lǐng)域的一部份。

 

UUID 的目的,是讓分布式系統(tǒng)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(chuàng)建不與其它人沖突的 UUID。在這樣的情況下,就不需考慮數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建時的名稱重復問題。它會讓網(wǎng)絡任何一臺計算機所生成的uuid碼,都是互聯(lián)網(wǎng)整個服務器網(wǎng)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(shù)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(shù)為216 x 8=2128,約等于3.4 x 1038。 也就是說若每奈秒產(chǎn)生1兆個UUID,要花100億年才會將所有UUID用完。

其實,大家做數(shù)據(jù)庫設(shè)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(tǒng)內(nèi)核產(chǎn)生。大家記得把,在windows里面,無論數(shù)據(jù)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(nèi)核提供的,在/proc/sys/kernel/random/uuid這個文件內(nèi)。其實,random目錄,里面還有很多其它文件,都與生成uuid有關(guān)系的。

1 [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid
2 dff68213-b700-4947-87b1-d9e640334196
3 [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid
4 7b57209a-d285-4fd0-88b4-9d3162d2e1bc
5 #連續(xù)2次讀取,得到的uuid是不同的
6   
7 [chengmo@centos5 ~/shell]$ cat /proc/sys/kernel/random/uuid| cksum | cut -f1 -d" " 
8 2141807556
9 #同上方法得到隨機整數(shù)

 

這是linux下面,幾種常見活動隨機數(shù)整數(shù)方法,除了第一個是不同外,其實后3個,產(chǎn)生隨機碼的偽數(shù)據(jù)來源,都與/dev/random設(shè)備有關(guān)系。只是它們各自呈現(xiàn)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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