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本文主要介紹 UUID 從 v1 到 v8 的演進(jìn)歷程，特別詳細(xì)解讀了最新的 UUIDv7 和 UUIDv8，介紹了 UUID 在分布式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫索引中的應(yīng)用和優(yōu)勢。原文：From UUID to UUIDv7 and Beyond: The Evolution of Unique Identifiers^[1]

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你在數(shù)據(jù)庫或系統(tǒng)中見過這樣一串?dāng)?shù)字嗎？它很可能就是 UUID。這并不是一串隨機(jī)字符，作為 RFC 標(biāo)準(zhǔn)，UUID 已經(jīng)存在了幾十年，并經(jīng)歷了 7 個(gè)版本的演變。今天，我們就來了解一下 UUID。

什么是 UUID？

UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一標(biāo)識符） 是一個(gè) 128 位值，廣泛用于分布式系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識。其格式為 32 個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字，用連字符分隔，通常表示為

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

這里，M 表示 UUID 版本，N 表示變體。

UUID 由開放軟件基金會（Open Software Foundation）定義，并標(biāo)準(zhǔn)化為 RFC 4122^[2]。UUID 無需中心化協(xié)調(diào)即可確保唯一性，常用于數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)和會話標(biāo)識符等。2024 年，RFC 9562^[3] 推出了另外三個(gè)版本 -- 6、7 和 8 -- 以解決早期版本的局限性。

UUID 版本簡史

UUID 不斷發(fā)展，以滿足對時(shí)間敏感的應(yīng)用需求。最常用的版本包括：

• UUIDv1：利用時(shí)間和節(jié)點(diǎn)信息，包含時(shí)間戳和 MAC 地址。雖然能有效保證唯一性，但由于 MAC 地址會暴露敏感信息，因此會帶來隱私問題。
• UUIDv4：隨機(jī)生成，提供了簡單性和隱私性，但代價(jià)是潛在的（盡管極不可能發(fā)生）碰撞。該版本被廣泛應(yīng)用于順序排列并不重要的場合。
• UUIDv3 和 UUIDv5：利用哈希算法（v3 使用 MD5，v5 使用 SHA-1）從命名空間標(biāo)識符和名稱推導(dǎo)出 UUID，確保相同輸入的結(jié)果具有確定性。

RFC 9562 中引入的更新版本帶來了重大改進(jìn)：

• UUIDv6：v1 的重組版本，具有更強(qiáng)的私密性，并針對時(shí)間順序排序進(jìn)行了優(yōu)化。
• UUIDv7：旨在提供基于時(shí)間的順序排序，是數(shù)據(jù)庫索引和分布式系統(tǒng)的理想選擇。
• UUIDv8：允許自定義應(yīng)用特定元數(shù)據(jù)字段，提供無與倫比的靈活性。

了解 UUIDv7：現(xiàn)代改進(jìn)

UUIDv7 解決了早期版本的主要缺陷，尤其是在數(shù)據(jù)庫索引和分布式系統(tǒng)方面。通過使用有時(shí)間順序的結(jié)構(gòu)，可以確保：

• 高效索引：基于時(shí)間的順序排列減少了數(shù)據(jù)庫索引中的碎片，從而提高了查詢性能。
• 高可擴(kuò)展性：適用于需要唯一、有序標(biāo)識符的分布式環(huán)境。
• 隱私性：避免包含 MAC 地址等敏感信息。

例如，生成 UUIDv7 需要將時(shí)間戳編碼到標(biāo)識符中，這樣即使在分布式系統(tǒng)中也能確保有序。谷歌的 UUID 庫^[4]等工具支持用各種編程語言生成 UUIDv7。

package main  
  
import (  
    "fmt"  
    "github.com/google/uuid"
)  
  
func main() {  
    id, _ := uuid.NewV7()  
    fmt.Println("Generated UUIDv7:", id)  
}

有關(guān) UUIDv7 規(guī)范的更多信息，請參見 RFC 9562 第 5 節(jié)^[5]。

UUIDv8：未來的靈活性（尚未正式發(fā)布）

UUIDv8 引入了一項(xiàng)突破性功能：針對特定應(yīng)用需求的自定義位。該版本允許在 UUID 中直接嵌入元數(shù)據(jù)，使其具有很強(qiáng)的適應(yīng)性：

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：嵌入設(shè)備特定信息
• 跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸：包含上下文元數(shù)據(jù)，便于跟蹤。
• 自定義應(yīng)用：根據(jù)特定領(lǐng)域需求定制 UUID。

UUIDv8 的靈活性需要權(quán)衡利弊，如確保自定義字段在應(yīng)用上下文中保持唯一性。隨著采用率的提高，很可能會出現(xiàn)最佳實(shí)踐和庫來規(guī)范這些實(shí)施。

有關(guān) UUIDv8 的詳細(xì)信息，請參閱 RFC 9562 第 6 節(jié)^[6]。

比較 UUID 版本

超越 UUID：替代方案與靈感

UUIDv7 和 UUIDv8 的開發(fā)參考了其他 ID 生成方法，如：

• ULID：將基于時(shí)間戳的排序與隨機(jī)性相結(jié)合，確保單調(diào)性。
• Snowflake：由 Twitter 提出，包含時(shí)間戳、機(jī)器 ID 和序列號。
• KSUID：為分布式系統(tǒng)優(yōu)化的 K 排序唯一標(biāo)識符。

雖然這些替代方案在特定情況下很有效，但 UUID 為大部分應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)化、跨平臺的解決方案。

結(jié)論和建議

UUID 的發(fā)展反映了分布式系統(tǒng)日益增長的復(fù)雜性，以及對高效、安全和靈活的唯一標(biāo)識符的需求。隨著 UUIDv7 和 UUIDv8 等新版本的普及，開發(fā)人員應(yīng)該：

• 選擇正確的版本：使用 UUIDv7 滿足有時(shí)間順序的需求，使用 UUIDv8 滿足自定義元數(shù)據(jù)的需求。
• 利用庫：利用現(xiàn)有的庫，確保符合 RFC 規(guī)范。
• 隨時(shí)了解信息：監(jiān)控 UUID 標(biāo)準(zhǔn)和庫的更新，利用新功能。

通過了解和使用合適的 UUID 版本，從而確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、性能和安全性。

你好，我是俞凡，在Motorola做過研發(fā)，現(xiàn)在在Mavenir做技術(shù)工作，對通信、網(wǎng)絡(luò)、后端架構(gòu)、云原生、DevOps、CICD、區(qū)塊鏈、AI等技術(shù)始終保持著濃厚的興趣，平時(shí)喜歡閱讀、思考，相信持續(xù)學(xué)習(xí)、終身成長，歡迎一起交流學(xué)習(xí)。為了方便大家以后能第一時(shí)間看到文章，請朋友們關(guān)注公眾號"DeepNoMind"，并設(shè)個(gè)星標(biāo)吧，如果能一鍵三連(轉(zhuǎn)發(fā)、點(diǎn)贊、在看)，則能給我?guī)砀嗟闹С趾蛣恿Γ?lì)我持續(xù)寫下去，和大家共同成長進(jìn)步！

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