ULID - 一种比UUID更好的方案

今天药忘吃喽~ 2022-10-16 08:43 238阅读 0赞

**ULID**：Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier（通用唯一词典分类标识符）  
**UUID**：Universally Unique Identifier（通用唯一标识符）

## 为什么不选择UUID ##

UUID 目前有 5 个版本：

版本1：在许多环境中是不切实际的，因为它需要访问唯一的，稳定的MAC地址，容易被攻击；  
版本2：将版本 1 的时间戳前四位换为 POSIX 的 UID 或 GID，问题同上；  
版本3：基于 MD5 哈希算法生成，生成随机分布的ID需要唯一的种子，这可能导致许多数据结构碎片化；  
版本4：基于随机数或伪随机数生成，除了随机性外没有提供其他信息；  
版本5：通过 SHA-1 哈希算法生成，生成随机分布的ID需要唯一的种子，这可能导致许多数据结构碎片化；

这里面常用的就是 UUID4 了，但是，即使是随机的，但是也是存在冲突的风险。  
和 UUID 要么基于随机数，要么基于时间戳不同，ULID 是既基于时间戳又基于随机数，时间戳精确到毫秒，毫秒内有1.21e + 24个随机数，不存在冲突的风险，而且转换成字符串比 UUID 更加友好。

## ULID特性： ##

ulid() # 01ARZ3NDEKTSV4RRFFQ69G5FAV

*  与UUID的128位兼容性
 *  每毫秒1.21e + 24个唯一ULID
 *  按字典顺序(也就是字母顺序)排序！
 *  规范地编码为26个字符串，而不是UUID的36个字符
 *  使用Crockford的base32获得更好的效率和可读性（每个字符5位）
 *  不区分大小写
 *  没有特殊字符（URL安全）
 *  单调排序顺序（正确检测并处理相同的毫秒）

## ULID规范 ##

以下是在python(ulid-py)中实现的ULID的当前规范。二进制格式已实现

01AN4Z07BY      79KA1307SR9X4MV3
    
    |----------|    |----------------|
     Timestamp          Randomness
      10chars            16chars
       48bits             80bits

### 组成 ###

#### 时间戳 ####

*  48位整数
 *  UNIX时间（以毫秒为单位）
 *  直到公元10889年，空间都不会耗尽。

#### 随机性 ####

*  80位随机数
 *  如果可能的话，采用加密技术保证随机性

#### 排序 ####

最左边的字符必须排在最前面，最右边的字符必须排在最后（词汇顺序）。必须使用默认的ASCII字符集。在同一毫秒内，不能保证排序顺序

#### 编码方式 ####

如图所示，使用了Crockford的Base32。该字母表不包括字母I，L，O和U，以避免混淆和滥用。

0123456789ABCDEFGHJKMNPQRSTVWXYZ

#### 二进制布局和字节顺序 ####

组件被编码为16个八位位组。每个组件都以最高有效字节在前（网络字节顺序）进行编码。

0                   1                   2                   3
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                      32_bit_uint_time_high                    |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |     16_bit_uint_time_low      |       16_bit_uint_random      |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                       32_bit_uint_random                      |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                       32_bit_uint_random                      |
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

### 应用场景 ###

*  替换数据库自增id，无需DB参与主键生成
 *  分布式环境下，替换UUID，全局唯一且毫秒精度有序
 *  比如要按日期对数据库进行分区分表，可以使用ULID中嵌入的时间戳来选择正确的分区分表
 *  如果毫秒精度是可以接受的（毫秒内无序），可以按照ULID排序，而不是单独的created\_at字段

## 用法（python） ##

安装

pip install ulid-py

创建一个全新的ULID。

时间戳记值（48位）来自 `time.time()`，精度为毫秒。

随机值（80位）来自 `os.urandom()`。

>>> import ulid
    >>> ulid.new()
    <ULID('01BJQE4QTHMFP0S5J153XCFSP9')>

根据现有的128位值（例如UUID）创建新的ULID 。  
支持ULID值类型有 int，bytes，str，和UUID。

>>> import ulid, uuid
    >>> value = uuid.uuid4()
    >>> value
    UUID('0983d0a2-ff15-4d83-8f37-7dd945b5aa39')
    >>> ulid.from_uuid(value)
    <ULID('09GF8A5ZRN9P1RYDVXV52VBAHS')>

从现有时间戳值（例如`datetime`对象）创建新的ULID 。  
支持时间戳值类型有int，float，str，bytes，bytearray，memoryview，datetime，Timestamp，和ULID

>>> import datetime, ulid
    >>> ulid.from_timestamp(datetime.datetime(1999, 1, 1))
    <ULID('00TM9HX0008S220A3PWSFVNFEH')>

根据现有的随机数创建一个新的ULID。

支持随机值类型有int，float，str，bytes，bytearray，memoryview，Randomness，和ULID。

>>> import os, ulid
    >>> randomness = os.urandom(10)
    >>> ulid.from_randomness(randomness)
    >>> <ULID('01BJQHX2XEDK0VN0GMYWT9JN8S')>

一旦有了ULID对象，就有多种与之交互的方法。

`timestamp()`方法将为您提供ULID的前48位的时间戳快照，而`randomness()`方法将为您提供后80位的随机数快照。

>>> import ulid
    >>> u = ulid.new()
    >>> u
    <ULID('01BJQM7SC7D5VVTG3J68ABFQ3N')>
    >>> u.timestamp()
    <Timestamp('01BJQM7SC7')>
    >>> u.randomness()
    <Randomness('D5VVTG3J68ABFQ3N')>

github： https://github.com/ahawker/ulid