日常生活中，会经常用到随机数，使用场景非常广泛，例如买彩票、丢骰子、抽签、年会抽奖等。

Shell 下如何生成随机数呢，米扑博客特意写了本文，总结 Linux Shell 产生随机数的多种方法。

计算机产生的的只是“伪随机数”，不会产生绝对的随机数（是一种理想随机数）。实际上，伪随机数和理想随机数也是相对的概念，例如伪随机数在1万万亿亿亿年内也无法重复，算是理想随机数么？

伪随机数在大量重现时也并不一定保持唯一，但一个好的伪随机产生算法将可以产生一个非常长的不重复的序列，例如 UUID（通用唯一识别码）在100亿年内才可用完。

 1. 使用系统的 $RANDOM 变量（CentOS、Ubuntu、MacOS 都支持，但只有5位数随机）

$RANDOM 的范围是 [0, 32767]

示例：使用 for 循环来验证：

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh
1        20191
2        16817
3        25971
4        1489
5        34
6        25183
7        920
8        315
9        18845
10       29519

如需要生成超过32767的随机数，可以用以下方法实现（有缺陷）

例：生成 40,000,000~50,000,000 的随机数，但最后末尾五位数在随机变化，实现原理有缺陷

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1        40022422
2        40014261
3        40022712
4        40016695
5        40026575
6        40032198
7        40026667
8        40016024
9        40012010
10       40016143 

这里，还可以通过 awk 产生随机数，最大为6位随机数，其跟时间有关，系统时间一致则随机数都相同，没有 $RANDOM 随机性好

2. 使用date +%s%N（CentOS、Ubuntu支持，MacOS不支持纳秒 +%N）

通过 Linux / Unix 的时间戳来获取随机数

说明：

如果用时间戳 date +%s 做随机数，相同一秒的数据是一样的。在做循环处理多线程时，基本不能满足要求

如果用纳秒值 date +%N 做随机数，精度达到了亿分之一，相当精确了，在多cpu高并发的循环里，同一秒里也很难出现相同结果，不过也会有重复碰撞的可能性

如果用时间戳+纳秒值 date +%N%s 做组合随机数（10+9=19位数），则比较完美了，重复的概率大大降低，但注意： MacOS 系统不支持纳秒值，不算通用 

示例：生成 40,000,000~50,000,000 的随机数

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1        42153680
2        42199904
3        42243885
4        42283556
5        42332691
6        42376578
7        42422048
8        42462640
9        42505483
10       42550221

说明：

上面的结果可以看到，当取大数值范围时，高位可能都是相同的，原因是 date +%N%s 是按照 秒数+纳秒 获取的，时间高位具有顺序位，可能相同

那么，有的同学问题，能不能把 date +%s%N 的秒数和纳秒互换下，答案是不可以的，原因是纳秒的第一位可能为0，从第一位截取可能为 09641524615487432 ，shell 会提示错误： value too great for base (error token is "09641524615487432")

改进的办法1：互调 date +%N%s （仍然不行）：

既然第一位不能为0，那么从纳秒的第2位、第3位.... 截取不行吗，答案也是不可以的，因为纳秒的每一位都有可能是0，毕竟纳秒是9位数（毫秒3位数、微秒6位数、纳秒9位数）纳秒本身就在秒数之后，所以纳秒的9位数的每一位都可以为0  另外，纳秒在高位，秒数在低位，截取大数值可能导致高位不相同，但低位数值相同的情况，原因是秒数的值变化非常慢。结论，互换的办法是行不通的，还可能导致新的问题，因此，老老实实的用  date +%s%N 格式吧

改进的方法2：直接用 date +%s%N 的19位数（可行）

不要截取 date +%s%N | cut -c1-17 ，充分利用纳秒的快速变化后再取余

3. 使用 /dev/random 和 /dev/urandom 随机文件（CentOS、Ubuntu、MacOS 都支持，推荐）

/dev/random 是阻塞的随机数发生器，读取有时需要等待。存储着系统当前运行环境的实时数据，如 CPU、内存、电压、物理信号等

/dev/urandom 是非阻塞随机数发生器，读取操作不会产生阻塞。

说明：

/dev/random 和 /dev/urandom 存储的都是乱码，实际上它们是通过二进制数据保存实时数据的

打开 /dev/random 和 /dev/urandom 文件，推荐用 head，不推荐 cat 命令，因为文件非常大且是乱码，只需要获取前几行文件内容就变了

用到了 cksum 命令，其读取文件内容，生成唯一的整型数据，只有文件内容没变，生成结果就不会变化，与php crc函数类似，一般校验文件是否篡改

其生成随机数的原理是：截取文件的一部分内容，做内容的计算，取第一个数值

示例：使用/dev/urandom生成 40,000,000~50,000,000 之间的随机数，使用 /dev/urandom 避免阻塞。

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1      48894638
2      43078483
3      41678948
4      48987680
5      46095205
6      49650777
7      47144679
8      49003259
9      44562068
10     42014734

由此可见，用随机文件生成的随机数，基本是全随机的，且通用于 CentOS、Ubuntu、MacOS

4. 使用 linux uuid （CentOS、Ubuntu支持，MacOS不支持）

UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一识别码），格式包含32个16进制数字，以'-'连接号分为5段。

格式为 8-4-4-4-12 的32个字符，例如： 07e73165-1196-4194-98bb-a3bf7c96e34a

UUID 数量，理论上的总数为216 x 8=2128，约等于3.4 x 1038。 也就是说若每奈秒产生1兆个UUID，要花100亿年才会将所有UUID用完。

UUID 目的，是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的 UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。它会让网络任何一台计算机所生成的uuid码，都是互联网整个服务器网络中唯一的。它的原信息会加入硬件，时间，机器当前运行信息等等。

UUID 格式：包含32个16进位数字，以“-”连接号分为五段，形式为8-4-4-4-12的32个字符。范例；550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000  ,所以：

与 uuid类似的还有一个guid(全局唯一标识符)码，它由微软支持，它们由操作系统内核产生。

示例：使用 linux uuid 生成 40,000,000~50,000,000 之间的随机数

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1      44736535
2      43538760
3      40133914
4      41016814
5      49148972
6      40179476
7      48147712
8      45665645
9      40522150
10     44361996

5. 使用 openssl rand （CentOS、Ubuntu支持、MacOS 都支持，需安装 openssl，推荐）

openssl rand 用于产生指定长度个bytes的随机字符

其中，参数 -base64 或 -hex 对随机字符串进行base64编码或用hex格式显示

结合 cksum 产生整数、md5sum 产生字符串，可以产生随机的整数或字符串（仅含小写字母和数字）

例如：

示例：使用 openssl rand 生成 40,000,000~50,000,000 之间的随机数

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh
1      43422505
2      40756492
3      45087076
4      43882168
5      47105153
6      45505018
7      41411938
8      48662626
9      47508094
10     41362566

6. 自定义数组生成随机数

自定义一个数组，用于生成一段特定长度（整数最长为18位）的有数字和字母组成的字符串，字符串中元素取自自定义的池子。

示例：自定义数组生成 40,000,000~50,000,000 之间的随机数（注释有点不好看，但非常有助于理解代码哈）

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1      48952205
2      43220726
3      45241774
4      45758327
5      43147638
6      44319391
7      46834434
8      41601915
9      48687238
10     45029848

7. 生成随机字符串

上述所有可以生成随机整数的方法，都可以生成随机字符串，原理是对随机整数进行 md5sum 计算

示例：生成10位随机字符串

随机数应用一

随机生成端口号范围为 (通用于 CentOS, Ubuntu, MacOS)，并支持排除任意添加的端口号

应用的随机数是 方法3. 使用 /dev/random 和 /dev/urandom 随机文件

应用代码：

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
1      29483
2      61738
3      31935
4      3242
5      19865
6      56677
7      5944
8      28579
9      12510
10     31844

随机数应用二

随机生成长度为10的密码字符串 (通用于 CentOS, Ubuntu, MacOS)

应用的随机数是 方法1：使用系统的 $RANDOM 变量

应用代码：

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh   
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
user-01        52cf5272cb
user-02        40f20d352d
user-03        9fe9a7b770
user-04        ff4e20e6e0
user-05        88fc4a3ea3
user-06        6494032261
user-07        6a42732519
user-08        6fc7a25dd5
user-09        f0b6a95608
user-10        49219467fa

随机数应用三

统计掷骰子，投掷6000次统计分别为1-6的次数 (通用于 CentOS, Ubuntu, MacOS)

应用的随机数是 方法1：使用系统的 $RANDOM 变量

应用代码：

运行结果：

# sh mimvp_shell_rand.sh 
stat_1  923
stat_2  994
stat_3  977
stat_4  1039
stat_5  1072
stat_6  995

总结

random、urandom、uuid、openssl rand、自定义数组（用到了 $RANDOM）产生随机码的伪数据来源，都与 /dev/random 设备有关系，只是它们各自呈现不同。

date 日期生成的随机数，与Linux 系统的随机设备 /dev/random 的关系不大，但系统时间也会影响  /dev/random 设备，两者并非绝对无关系。

所有可以生成随机整数的方法，都可以生成随机字符串，原理是对随机整数进行 md5sum 计算

最后，附上完整的 shell 代码，方便爱好者研究、调试