UUID

UUID

UUID 是 通用唯一識別碼(Universally Unique Identifier)的縮寫,是一種軟體建構的標準,亦為開放軟體基金會組織在分散式計算環境領域的一部分。其目的,是讓分散式系統中的所有元素,都能有唯一的辨識信息,而不需要通過中央控制端來做辨識信息的指定。如此一來,每個人都可以創建不與其它人衝突的UUID。在這樣的情況下,就不需考慮資料庫創建時的名稱重複問題。目前最廣泛套用的UUID,是微軟公司的全局唯一標識符(GUID),而其他重要的套用,則有Linux ext2/ext3檔案系統、LUKS加密分區、GNOME、KDE、Mac OS X等等。另外我們也可以在e2fsprogs包中的UUID庫找到實現。

作用

UUID 的目的是讓分散式系統中的所有元素,都能有唯一的辨識資訊,而不需要透過中央控制端來做辨識資訊的指定。如此一來,每個人都可以建立不與其它人衝突的 UUID。在這樣的情況下,就不需考慮資料庫建立時的名稱重複問題。目前最廣泛套用的 UUID,即是微軟的 Microsoft's Globally Unique Identifiers (GUIDs),而其他重要的套用,則有 Linux ext2/ext3 檔案系統、LUKS 加密分割區、GNOME、KDE、Mac OS X 等等。

組成

UUID是指在一台機器上生成的數字,它保證對在同一時空中的所有機器都是唯一的。通常平台會提供生成的API。按照開放軟體基金會(OSF)制定的標準計算,用到了乙太網卡地址、納秒級時間、晶片ID碼和隨機數。

UUID由以下幾部分的組合:

(1)當前日期和時間,UUID的第一個部分與時間有關,如果你在生成一個UUID之後,過幾秒又生成一個UUID,則第一個部分不同,其餘相同。

(2)時鐘序列。

(3)全局唯一的IEEE機器識別號,如果有網卡,從網卡MAC地址獲得,沒有網卡以其他方式獲得。

UUID的唯一缺陷在於生成的結果串會比較長。關於UUID這個標準使用最普遍的是微軟的GUID(Globals Unique Identifiers)。在ColdFusion中可以用CreateUUID()函式很簡單地生成UUID,其格式為:xxxxxxxx-xxxx- xxxx-xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16),其中每個 x 是 0-9 或 a-f 範圍內的一個十六進制的數字。而標準的UUID格式為:xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12),可以從cflib 下載CreateGUID() UDF進行轉換。

套用

使用UUID的好處在分散式的軟體系統中(比如:DCE/RPC, COM+,CORBA)就能體現出來,它能保證每個節點所生成的標識都不會重複,並且隨著WEB服務等整合技術的發展,UUID的優勢將更加明顯。根據使用的特定機制,UUID不僅需要保證是彼此不相同的,或者最少也是與公元3400年之前其他任何生成的通用唯一標識符有非常大的區別。UUID最少在3000+年內不會重複。

通用唯一標識符還可以用來指向大多數的可能的物體。微軟和其他一些軟體公司都傾向使用全球唯一標識符(GUID),這也是通用唯一標識符的一種類型,可用來指向組建對象模組對象和其他的軟體組件。第一個通用唯一標識符是在網路計算機系統(NCS)中創建,並且隨後成為開放軟體基金會(OSF)的分散式計算環境(DCE)的組件。

定義

UUID是由一組32位數的16進制數字所構成,是故UUID理論上的總數為16^32=2^128,約等於3.4 x 10^38。也就是說若每納秒產生1兆個UUID,要花100億年才會將所有UUID用完。

UUID的標準型式包含32個16進制數字,以連字號分為五段,形式為8-4-4-4-12的32個字元。示例:

550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000

UUID亦可刻意重複以表示同類。例如說微軟的COM中,所有組件皆必須實現出IUnknown接口,方法是產生一個代表IUnknown的UUID。無論是程式試圖訪問組件中的IUnknown接口,或是實現IUnknown接口的組件,只要IUnknown一被使用,皆會被參考至同一個ID:00000000-0000-0000-C000-000000000046。

重複機率

隨機產生的UUID(例如說由java.util.UUID類別產生的)的128個比特中,有122個比特是隨機產生,4個比特在此版本('Randomly generated UUID')被使用,還有2個在其變體('Leach-Salz')中被使用。利用生日悖論,可計算出兩筆UUID擁有相同值的機率約為:

UUID UUID

以下是以x=2^122計算出n筆GUID後產生碰撞的機率:

n機率
68,719,476,736 = 2^360.0000000000000004 (4 x 10^-16)
2,199,023,255,552 = 2^410.0000000000004 (4 x 10^-13)
70,368,744,177,664 = 2^460.0000000004 (4 x 10^-10)

與被隕石擊中的機率比較的話,已知一個人每年被隕石擊中的機率估計為170億分之1,也就是說機率大約是0.00000000006 (6 x 10^-11),等同於在一年內置立數十兆筆GUID並發生一次重複。換句話說,每秒產生10億筆UUID,100年後 只產生一次重複的機率是50%。如果地球上每個人都各有6億筆GUID,發生一次重複的機率是50%。

產生重複GUID並造成錯誤的情況非常低,是故大可不必考慮此問題。

機率也與隨機數產生器的質量有關。若要避免重複機率提高,必須要使用基於密碼學上的假隨機數產生器來生成值才行。

代碼生成

Php

C#

C++//基於 boost

Java

Go

python

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