什么是 ULID?
在分布式系统、数据库设计、事件流生成等场景中,唯一标识符(Identifier)至关重要。传统上,很多系统使用 UUID(Universal Unique Identifier)作为唯一标识;而 ULID(Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier)是一种较新的方案,旨在在保证唯一性的同时,为标识符加入“可按字母/字典序排序”的能力,从而优化索引、时间序列数据处理等应用。
ULID 的结构如下:
前 48 位为当前时间戳(通常以 Unix 纪元 1970-01-01 起的毫秒数为单位)
后 80 位为随机值或熵值,用于保证唯一性、避免冲突
最终生成字符串通常采用 Base32 (如 Crockford Base32)编码,字符集避开易混淆字符(如 I、L、O、U)以提高可读性。
通过这样的结构,ULID 不仅实现了唯一标识,还带有时间先后顺序的特性,在多个生成点或分布式系统中,生成的标识往往按生成时序在字符串排序上也具有意义。
ULID 与 UUID 的主要区别
下面从几个关键维度来对比 ULID 与 UUID :
1. 可排序性(Lexicographical Sortability)
UUID(尤其是常用的 UUID-v4)生成几乎完全随机,不包含明确的时间前缀,因此按字符串排序并不能反映生成时间或顺序。
ULID 将时间戳置于标识的高位,使得如果两个 ULID 在不同毫秒生成,那么之后生成的 ULID 在字典排序中也“更大”。换言之,按字符串排序即可大致反映时间顺序。
2. 字符串长度、编码及可读性
UUID 在典型的文本格式中为 36 个字符(例如:550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000)含连字符。
ULID 通常为 26 个字符(使用 Base32 编码),且避免连字符、避免易混淆字符,在 URL、数据库键、日志中更为紧凑和友好。
因此,在需要节省字符长度、提升可读性或在 URL 中使用标识符时,ULID 是一个优势选择。
3. 索引与数据库写入性能
由于 UUID 的随机性,若将其作为数据库主键或索引键,在大量插入操作(尤其是按生成顺序)时,可能导致索引页频繁分裂、缓存命中率下降、碎片增多,从而影响写入与查询性能。
而 ULID 的时间前缀意味着新生成的标识大体按顺序,插入数据库时更可能位于索引末端,从而减少页分裂、提升连续性,对于日志表、事件流、时间序列数据库等场景尤为有利。
4. 唯一性及冲突概率
UUID 是一个成熟标准(如 RFC 4122)下定义的标识方案,广泛支持、库和工具成熟,其冲突概率在正确实现下几乎可以忽略。
ULID 虽然也使用 128 位(48 位时间戳 + 80 位随机)结构,但在极高吞吐量、同一毫秒生成大量标识的场景下,其随机部分可能在极限情况下带来略有不同的设计权衡。也就是说,在超高并发下,两者都几乎不会冲突,但 UUID 的随机性在理论上略胜一筹。
5. 时间可推断性与隐私考量
由于 ULID 内嵌时间戳,若该标识暴露给外部用户或第三方,可能被用来推断生成时间(例如用户注册时间、订单生成时刻等)。在某些对隐私或安全敏感的场景下,这可能是一种考虑因素。
而随机的 UUID(如 v4)则不会显露生成时间或生成节点的信息(如果实现正确的话),在对时间敏感或匿名化要求高的场合可能更适合。
何时选择 ULID?何时仍然使用 UUID?
根据上述区别,我们可以形成一些实践建议:
适合使用 ULID 的场景:
系统中需要对大量生成的对象(如日志、事件、消息、物料追踪等)按时间顺序进行排序、分区、检索。
希望标识符在字符串排序时大致反映生成顺序,从而简化查询逻辑或避免额外的“创建时间”字段。
需要较短、更可读、可嵌入 URL 的标识符格式。
想减少索引碎片、提升写入性能、优化数据库结构,尤其是在分布式环境与大规模写入场景下。
更倾向使用 UUID 的场景:
系统对生成时间、顺序或排序并不关心,只需要唯一性和广泛支持。
外部暴露的标识符不应泄露生成时间或生成顺序信息(考虑隐私/安全)。
已经广泛使用 UUID、工具链成熟、迁移成本高,并且当前并未遇到排序/索引性能问题。
在通用库、框架、跨平台兼容性中,希望选择最为主流、支持最广的方案。
实践提示与注意事项
在实际应用 ULID 或 UUID 时,建议关注以下几点:
确保使用经过验证的库来生成标识,避免自行实现出现低熵或重复问题。
若使用 ULID 并希望其排序特性发挥作用,应注意在同一毫秒内大量生成时可能随机部分重复或排序一致,要考虑库的“单毫秒内单调递增(monotonic)”机制。
使用 ULID 时,评估是否允许时间戳被外部推断;若不希望外界了解生成时间,可能要加掩码或选择随机 UUID。
在数据库中将标识作为主键或索引键时,要考虑其对存储、索引、分区的影响:例如 UUID 的随机插入可能导致高碎片、而 ULID 的顺序插入可能更友好。
如果系统对生成顺序精度要求高(如微秒级、纳秒级顺序)或对时间前缀可推断敏感,那么上述方案可能仍不足,在这种情况下还应考虑专门的时钟/排序机制。
总结
总的来说,ULID 是一种针对现代分布式、高吞吐、时间序列数据场景所设计的唯一标识方案,它结合了时间戳与随机数,并支持按字典顺序排序。相比传统 UUID,其在排序、索引、可读性方面具备显著优势。但 UUID 作为一个成熟、标准化、通用广泛支持的方案,依然在很多通用场景中是安全可靠的选择。
因此,在项目设计早期,就需要根据系统对“排序性”、“可读性”、“隐私/时间暴露”、“索引性能”等维度的需求,选择最适合的唯一标识方案。
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