什麼是 ULID
ULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier，通用唯一字典排序標識符）是一種新型的唯一標識符格式，由 Alizain Feerasta 在2016年提出，在保持唯一性的同時，提供了可排序的特性。ULID 旨在解決 UUID 在某些場景下存在問題，並提供額外的優勢。這使得 ULID 在需要排序的同時保持全局唯一性的場景中非常有用，例如在分佈式系統中用於日志排序、數據庫主鍵等。
ULID 由 128 位組成，通常表示為 26 個字符長的字符串（也可以表示為 32 個十六進制字符的字符串），其中前半部分是時間戳信息，後半部分是隨機序列。這種設計使得 ULID 不僅在全球范圍內具有很高的唯一性，還能根據生成的時間順序進行高效的字典序排序。
ULID 的具體結構
ULID 的格式是固定的，由 128 位組成，通常表示為 26個字符（也可以編碼為32位的十六進制字符串）。這26個字符分為兩部分：
- 時間戳部分：前10個字符表示生成 ULID 時的時間戳，精確到毫秒。
- 隨機數部分：後16個字符是隨機數，由隨機生成的數字組成，用於確保在相同的毫秒時間戳內生成的 ULID 之間的唯一性。
ULID 使用 Crockford 的 Base32 編碼方案，排除了一些容易混淆的字符，比如小寫的“l”和數字“1”，大寫的“O”和數字“0”，使得 ULID 在視覺上更易於區分，並且在人工輸入時出錯的可能性更小。
ULID 的特點
- 唯一性：由於時間戳和隨機數的組合，ULID 具有極高的唯一性。在同一毫秒內，即使生成多個 ULID，也不會出現重復的情況。
- 時序性：ULID 的時間戳部分精確到毫秒，可以反映 ULID 的生成時間。這使得 ULID 具有時序性，方便對實體進行排序和檢索。
- 可讀性：ULID 由26個字符組成，采用 Crockford 的 base32 編碼，具有較好的可讀性。同時，ULID 的長度較短，便於在日志和數據庫中存儲和展示。
- 性能：ULID 的生成過程不需要訪問網絡，且時間戳和隨機數的生成速度較快，因此在性能上優於傳統的 UUID。
- 兼容性：ULID 和 UUID 都是 128位，與現有的 UUID 標準兼容。
ULID 的應用場景
ULID 的設計初衷是為了解決 UUID 在某些場景下表現不佳的問題，尤其是在需要有序標識符的場景，ULID在許多現代應用程序中變得越來越流行，特別是在以下場景：
- 分佈式系統：在分佈式系統中，使用 ULID 作為實體的唯一標識符，可以保障在不同節點上生成的標識符是唯一的。
- 數據庫索引：在數據庫中使用 ULID 作為主鍵，不僅可以避免主鍵沖突的問題，也可以進行排序，具有較好的檢索性能和可讀性。
- 日志記錄：日志系統可以利用 ULID 的可排序性，確保不同機器中同類日志條目的時間順序，可以方便地對日志進行排序和檢索。
- 雲服務資源標識：在雲環境中標識唯一的虛擬機、容器或者對象存儲文件等。
- 微服務間通信：用作請求 ID，確保請求在服務間傳遞時具備唯一性和可追溯性。
ULID 的生成方法
ULID的生成方式如下：
- 獲取當前時間戳，並轉換為60位二進制形式；
- 生成一個80位的隨機或偽隨機數；
- 將上述時間和隨機序列拼接起來，形成128位的數據；
- 將128位數據轉換為base32編碼的字符串表示。
安全考慮
盡管 ULID 提供了唯一性和可排序性，但在安全性要求較高的應用中使用時，需要註意以下幾點：
- 隨機部分需要足夠的隨機性，以防止預測未來的 ULID。
- 時間戳部分可能會泄露信息，攻擊者可能利用這些信息推斷出生成 ULID 的時間。
小結
ULID 作為一種新型的全局唯一標識符，在保證唯一性的同時增加了可排序性。使得ULID 非常適合需要排序和高性能唯一標識符的現代應用程序。隨著分佈式系統和微服務架構的普及，ULID 會變得更加流行。在選擇唯一標識符算法時，應該綜合考慮具體需求，並平衡唯一性、性能和安全性之間的關系。