新型唯一标识符 ULID 详解

目录

什么是 ULID

ULID 的具体结构

ULID 的特点

ULID 的应用场景

ULID 的生成方法

安全考虑

小结

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什么是 ULID

ULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier，通用唯一字典排序标识符）是一种新型的唯一标识符格式，由 Alizain Feerasta 在2016年提出，在保持唯一性的同时，提供了可排序的特性。ULID 旨在解决 UUID 在某些场景下存在问题，并提供额外的优势。这使得 ULID 在需要排序的同时保持全局唯一性的场景中非常有用，例如在分布式系统中用于日志排序、数据库主键等。

ULID 由 128 位组成，通常表示为 26 个字符长的字符串（也可以表示为 32 个十六进制字符的字符串），其中前半部分是时间戳信息，后半部分是随机序列。这种设计使得 ULID 不仅在全球范围内具有很高的唯一性，还能根据生成的时间顺序进行高效的字典序排序。

ULID 的具体结构

ULID 的格式是固定的，由 128 位组成，通常表示为 26个字符（也可以编码为32位的十六进制字符串）。这26个字符分为两部分：

1. 时间戳部分：前10个字符表示生成 ULID 时的时间戳，精确到毫秒。
2. 随机数部分：后16个字符是随机数，由随机生成的数字组成，用于确保在相同的毫秒时间戳内生成的 ULID 之间的唯一性。

ULID 使用 Crockford 的 Base32 编码方案，排除了一些容易混淆的字符，比如小写的“l”和数字“1”，大写的“O”和数字“0”，使得 ULID 在视觉上更易于区分，并且在人工输入时出错的可能性更小。

ULID 的特点

• 唯一性：由于时间戳和随机数的组合，ULID 具有极高的唯一性。在同一毫秒内，即使生成多个 ULID，也不会出现重复的情况。
• 时序性：ULID 的时间戳部分精确到毫秒，可以反映 ULID 的生成时间。这使得 ULID 具有时序性，方便对实体进行排序和检索。
• 可读性：ULID 由26个字符组成，采用 Crockford 的 base32 编码，具有较好的可读性。同时，ULID 的长度较短，便于在日志和数据库中存储和展示。
• 性能：ULID 的生成过程不需要访问网络，且时间戳和随机数的生成速度较快，因此在性能上优于传统的 UUID。
• 兼容性：ULID 和 UUID 都是 128位，与现有的 UUID 标准兼容。

ULID 的应用场景

ULID 的设计初衷是为了解决 UUID 在某些场景下表现不佳的问题，尤其是在需要有序标识符的场景，ULID在许多现代应用程序中变得越来越流行，特别是在以下场景：

• 分布式系统：在分布式系统中，使用 ULID 作为实体的唯一标识符，可以保障在不同节点上生成的标识符是唯一的。
• 数据库索引：在数据库中使用 ULID 作为主键，不仅可以避免主键冲突的问题，也可以进行排序，具有较好的检索性能和可读性。
• 日志记录：日志系统可以利用 ULID 的可排序性，确保不同机器中同类日志条目的时间顺序，可以方便地对日志进行排序和检索。
• 云服务资源标识：在云环境中标识唯一的虚拟机、容器或者对象存储文件等。
• 微服务间通信：用作请求 ID，确保请求在服务间传递时具备唯一性和可追溯性。

ULID 的生成方法

ULID的生成方式如下：

1. 获取当前时间戳，并转换为60位二进制形式；
2. 生成一个80位的随机或伪随机数；
3. 将上述时间和随机序列拼接起来，形成128位的数据；
4. 将128位数据转换为base32编码的字符串表示。

安全考虑

尽管 ULID 提供了唯一性和可排序性，但在安全性要求较高的应用中使用时，需要注意以下几点：

• 随机部分需要足够的随机性，以防止预测未来的 ULID。
• 时间戳部分可能会泄露信息，攻击者可能利用这些信息推断出生成 ULID 的时间。

小结

ULID 作为一种新型的全局唯一标识符，在保证唯一性的同时增加了可排序性。使得ULID 非常适合需要排序和高性能唯一标识符的现代应用程序。随着分布式系统和微服务架构的普及，ULID 会变得更加流行。在选择唯一标识符算法时，应该综合考虑具体需求，并平衡唯一性、性能和安全性之间的关系。