ULID，一个比 UUID 更好用的方案

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来源：Python 编程时光

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）

# 1. 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。

# 2. 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）

# 3. 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

 3.1 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                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 3.2 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

# 4. 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')>

- EOF -

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