ULID vs UUID：为什么 ULID 更适合在分布式系统中使用？

在分布式系统中，唯一标识符（UUID）是非常常见的，它是用于标识数据或者实体的一种方式，它是基于算法生成的一个固定长度的字符串。然而，UUID 也有一些缺点，例如它们很难被排序，因为它们是随机生成的，这导致了一些性能问题。而 ULID 则是一种新的方案，它解决了这些问题并提供了一些额外的优势。

什么是 ULID？

ULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier）是一种可排序、唯一的标识符，由 Alizain Feerasta 在 2016 年提出，它结合了时间戳和随机数生成器来生成一个 32 位的标识符，适用于分布式系统中标识数据实体和事件等场景。

ULID 规范定义了如下的格式：

01AN4Z07BY      79KA1307SR9X4MV3
|----------|    |----------------|
 Timestamp           Randomness
  10 chars           16 chars

其中，Timestamp（时间戳）和 Randomness（随机数）共占 16 个字符，Unique Identifier（唯一标识符）占 16 个字符。ULID 的生成顺序是：时间戳越早的 ULID 排在前面，如果时间戳相同，则随机数越小的 ULID 排在前面。

具体地，Timestamp 部分是由 Unix 时间戳的毫秒数（自 1970年 1 月 1 日以来）进行 base32 编码得到的，占据了前 10 个字符。Randomness 部分是由 CSPRNG（Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator，密码学安全伪随机数生成器）生成的 6个字节的随机数，进行 base32 编码得到的，占据了接下来的 6 个字符。Unique Identifier 部分是 UUID 的16个字符，用于确保 ULID 的全局唯一性。

下面是一个示例 ULID：

01F9K1BCRK7X6T9GH6AA7YP6GW
Timestamp Randomness Unique Identifier
01F9K1BCRK 7X6T9G H6AA7YP6GW 

如何生成 ULID？

生成 ULID 需要两个部分：时间戳和随机数。时间戳部分占据了 ULID 的前 12 个字符，使用了 UTC 时间，精确到毫秒。随机数部分占据了 ULID 的后 18 个字符，使用了基于 CSPRNG 的随机数生成器。

使用这种生成方式，可以确保生成的 ULID 具有全局唯一性和可排序性。此外，ULID 还使用了基于时间戳的前缀，这使得可以使用前 12 个字符来确定生成 ULID 的时间。这对于调试和数据管理非常有用。

为什么要使用 ULID？

ULID 比 UUID 具有一些优势：

• 可排序性：由于 ULID 基于时间戳生成，因此可以按照时间戳进行排序，这对于数据库索引和查询非常有用。另外，由于 ULID 采用了基于时间戳的前缀，因此可以使用前 12 个字符来确定时间戳，这使得调试和数据管理更加容易。
• 可读性：ULID 是由 32 个字符组成的，其中前 12 个字符是由时间戳生成的，可以通过这 12 个字符来确定时间戳。这对于调试和数据管理非常有用。
• 低碰撞率：ULID 的碰撞率非常低，这是因为它采用了基于时间戳的前缀和随机数生成器生成 ULID，这使得生成的 ULID 在全球范围内都是唯一的。
• 短且轻量级：ULID 只有 32 个字符，而 UUID 有 36 个字符，这意味着 ULID 更短、更轻量级，更适合在分布式系统中使用。
• 安全性：ULID 使用了基于 CSPRNG 的随机数生成器来生成随机数部分，这使得它更加安全，不容易受到攻击。

如何在实践中使用 ULID？

如果你想在应用中使用 ULID，你可以使用现有的 ULID 库来生成 ULID。下面是一些流行的 ULID 库：

• ulid（https://github.com/ulid/spec）：这是官方的 ULID 实现库，支持多种编程语言，包括 Go、Java、JavaScript、Python 和 Ruby 等。
• ulid-js（https://github.com/ulid/javascript）：这是 JavaScript 的 ULID 实现库，它支持在浏览器和 Node.js 中使用。
• rust-ulid（https://github.com/mmacedoeu/rust-ulid）：这是 Rust 的 ULID 实现库，它提供了一种安全、高效、易用的方式来生成 ULID。

使用 ULID 的一个例子是在数据库中存储 ULID 作为主键，这将使得数据库中的条目按照时间排序，从而提高了数据库查询的效率。

结论

ULID 是一种比 UUID 更好的方案，它具有可排序性、可读性、低碰撞率、短且轻量级、安全等优势。在分布式系统中，使用 ULID 可以提高数据库查询的效率，同时保证数据的唯一性。如果你正在构建一个分布式系统，不妨考虑使用 ULID 来标识你的数据和实体。