GUID和UUID

2023-10-19 14:56:16

1. GUID 全局唯一标识符

GUID一词有时也专指微软对UUID标准的实现。

全局唯一标识符（GUID，Globally Unique Identifier）是一种由算法生成的二进制长度为128位的数字标识符。GUID主要用于在拥有多个节点、多台计算机的网络或系统中。在理想情况下，任何计算机和计算机集群都不会生成两个相同的GUID。GUID 的总数达到了2^{128（3.4×10}38）个，所以随机生成两个相同GUID的可能性非常小，但并不为0。所以，用于生成GUID的算法通常都加入了非随机的参数（如时间），以保证这种重复的情况不会发生。

1.1. 格式

GUID 的格式为“xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx”，其中每个 x 是 0-9 或 a-f 范围内的一个十六进制数。例如：6F9619FF-8B86-D011-B42D-00C04FC964FF 即为有效的 GUID 值。共36位，去掉-后32位

1.2. 关于GUID是否会重复

Well if the running time of 83 billion years does not scare you, think that you will also need to store the generated GUIDs somewhere to check if you have a duplicate; storing 2^128 16-byte numbers would only require you to allocate 4951760157141521099596496896 terabytes of RAM upfront, so imagining you have a computer which could fit all that and that you somehow find a place to buy terabyte DIMMs at 10 grams each, combined they will weigh more than 8 Earth masses, so you can seriously shift it off the current orbit, before you even press "Run". Think twice!

大致意思就是说，跑完证明程序，需要大概830亿年时间和4951760157141521099596496896 TB（1TB=1024GB）的内存空间（假设每个DIMM内存有10克重，所有的内存换算成重量，大概是8个地球的重量之和）。从看似有限而又无限的时间和空间上证明，GUID重复这种概率发生的可能性实在是太太太小了，可以认为基本不可能。有一个回复说，“Personally, I think the "Big Bang" was caused when two GUIDs collided.”，即：两个GUID重复之日，宇宙大爆炸之时。

2. UUID

UUID是一个由4个连字号(-)将32个字节长的字符串分隔后生成的字符串，总共36个字节长。比如：550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000

UUID 是通用唯一识别码（Universally Unique Identifier）的缩写，是一种软件建构的标准，亦为开放软件基金会组织在分布式计算环境领域的一部分。其目的，是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过*控制端来做辨识信息的指定。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。最广泛应用的UUID，是微软公司的全局唯一标识符（GUID），而其他重要的应用，则有Linux ext2/ext3文件系统、LUKS加密分区、GNOME、KDE、Mac OS X等等。另外我们也可以在e2fsprogs包中的UUID库找到实现。

2.1. 定义

UUID是国际标准化组织（ISO）提出的一个概念。UUID是一个128比特的数值，这个数值可以通过一定的算法计算出来。为了提高效率，常用的UUID可缩短至16位。UUID用来识别属性类型，在所有空间和时间上被视为唯一的标识。一般来说，可以保证这个值是真正唯一的任何地方产生的任意一个UUID都不会有相同的值。使用UUID的一个好处是可以为新的服务创建新的标识符。这样一来，客户端在查找一个服务时，只需要在它的服务查找请求中指出与某类服务（或某个特定服务）有关的UUID，如果服务的提供者能将可用的服务与这个UUID相匹配，就返回一个响应。
UUID是基于当前时间、计数器（counter）和硬件标识（通常为无线网卡的MAC地址）等数据计算生成的。UUID可以被任何人独立创建，并按需发布。UUID没有集中管理机构，因为它们是不会被复制的独特标识符。属性协议允许设备使用UUID识别属性类型，从而不需要用读/写请求来识别它们的本地句柄。 [1]

2.2. 组成

UUID是指在一台机器上生成的数字，它保证对在同一时空中的所有机器都是唯一的。通常平台会提供生成的API。按照开放软件基金会(OSF)制定的标准计算，用到了以太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和随机数。
UUID由以下几部分的组合：

UUID的第一个部分与时间有关，如果你在生成一个UUID之后，过几秒又生成一个UUID，则第一个部分不同，其余相同。
时钟序列。
全局唯一的IEEE机器识别号，如果有网卡，从网卡MAC地址获得，没有网卡以其他方式获得。
UUID的唯一缺陷在于生成的结果串会比较长。关于UUID这个标准使用最普遍的是微软的GUID(Globals Unique Identifiers)。在ColdFusion中可以用CreateUUID()函数很简单地生成UUID，其格式为：xxxxxxxx-xxxx- xxxx-xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16)，其中每个 x 是 0-9 或 a-f 范围内的一个十六进制的数字。而标准的UUID格式为：xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12)，可以从cflib 下载CreateGUID() UDF进行转换。 [2]
在 hibernate（Java orm框架）中，采用 IP-JVM启动时间-当前时间右移32位-当前时间-内部计数（8-8-4-8-4）来组成UUID

2.3. 编码规则

UUID（Universally Unique Identifier）全局唯一标识符，定义为一个字符串主键，采用32位数字组成，编码采用16进制，定义了在时间和空间都完全惟一的系统信息。

UUID的编码规则：

1~8位采用系统时间，在系统时间上精确到毫秒级保证时间上的惟一性；
9~16位采用底层的IP地址，在服务器集群中的惟一性；
17~24位采用当前对象的HashCode值，在一个内部对象上的惟一性；
25~32位采用调用方法的一个随机数，在一个对象内的毫秒级的惟一性。

通过以上4种策略可以保证惟一性。在系统中需要用到随机数的地方都可以考虑采用UUID算法。

3. 代码生成

3.1 C#

using System;
namespace GUID测试　
{　
    class Program　
    {　
        static void Main(string[] args)　
        {　
            //产生一个新的GUID并输出
            Console.WriteLine(System.Guid.NewGuid());　
            Console.ReadKey();　
        }　
     }　
 }

3.2. Java

import java.util.UUID;
public class guid {
    /**
    * @param args
    */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        UUID uuid = UUID.randomUUID();
        System.out.println(".{"+uuid.toString()+"}");
    }
}

3.3. Python

>>> import uuid
 
>>> # make a UUID based on the host ID and current time  根据主机ID和当前时间创建UUID
>>> uuid.uuid1()
UUID('a8098c1a-f86e-11da-bd1a-00112444be1e')
 
>>> # make a UUID using an MD5 hash of a namespace UUID and a name  使用命名空间UUID和名称的MD5哈希值创建UUID  
>>> uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, 'python.org')
UUID('6fa459ea-ee8a-3ca4-894e-db77e160355e')
 
>>> # make a random UUID 创建一个随机的UUID
>>> uuid.uuid4()
UUID('16fd2706-8baf-433b-82eb-8c7fada847da')
 
>>> # make a UUID using a SHA-1 hash of a namespace UUID and a name  使用名称空间UUID和名称的SHA-1散列创建UUID  
>>> uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, 'python.org')
UUID('886313e1-3b8a-5372-9b90-0c9aee199e5d')
 
>>> # make a UUID from a string of hex digits (braces and hyphens ignored) 从一串十六进制数字创建一个UUID(忽略大括号和连字符)  
>>> x = uuid.UUID('{00010203-0405-0607-0809-0a0b0c0d0e0f}')
 
>>> # convert a UUID to a string of hex digits in standard form 将UUID转换为标准格式的十六进制数字字符串  
>>> str(x)
'00010203-0405-0607-0809-0a0b0c0d0e0f'
 
>>> # get the raw 16 bytes of the UUID 获取UUID的16个原始字节
>>> x.bytes
'\x00\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\t\n\x0b\x0c\r\x0e\x0f'
 
>>> # make a UUID from a 16-byte string 使用16字节的字符串创建UUID
>>> uuid.UUID(bytes=x.bytes)
UUID('00010203-0405-0607-0809-0a0b0c0d0e0f')

3.4. Go

package main

import(
	"fmt"
	"github.com/satori/go.uuid"
)

func main(){
	ul, _ := uuid.NewV4()
	fmt.Println(ul)
}

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