一文解析ULID特性、规范、应用场景

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描述

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。

基于 Spring Boot + MyBatis Plus + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序,支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

项目地址:https://gitee.com/zhijiantianya/ruoyi-vue-pro

视频教程:https://doc.iocoder.cn/video/

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)

基于 Spring Cloud Alibaba + Gateway + Nacos + RocketMQ + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序,支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

项目地址:https://gitee.com/zhijiantianya/yudao-cloud

视频教程:https://doc.iocoder.cn/video/

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()

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)

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))

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)
>>> 

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

>>> u.timestamp()

>>> u.randomness()

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

编辑:黄飞

 

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