读者须知：本文引用了 CockroachDB Serverless 和/或 CockroachDB Dedicated，自 2024 年 9 月 26 日起，它们已更名并纳入新的 CockroachDB Cloud 平台，您可以 阅读更多内容 。
使用数据库时，通常使用某种
id
字段为表中的每一行提供唯一的标识符。
例如，想象一下
customers
表。我们不想使用诸如
name
或者
address
作为唯一标识符，因为可能多个客户具有相同的名称，或共享相同的地址，或者在某些情况下甚至两者兼而有之！
相反，最好给每一行分配某种 确实 唯一标识符。我们的一个选项是使用 UUID。
什么是 UUID？
UUID 代表什么？UUID（通用唯一标识符）是一个 36 个字符的字母数字字符串，可用于识别信息。例如，它们通常用于识别数据库表中的数据行，每行分配一个特定的 UUID。
以下是 UUID 的一个示例：
acde070d-8c4c-4f0d-9d8a-162843c10333
UUID 之所以被广泛使用，部分原因是它们很可能是唯一的 全球 ，这意味着我们行的 UUID 不仅在我们的数据库表中是唯一的，而且它可能是任何系统中唯一具有该 UUID 的行 任何地方 。
（从技术上讲，它不是 不可能的 我们生成的相同 UUID 可以在其他地方使用，但由于存在 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 个不同的 UUID，因此可能性很大 非常 苗条的）。
UUID 用于什么？
为了回答这个问题，我们假设我们经营一家电子商务书店。当订单进来时，我们希望为它们分配一个 ID 号，并将其存储在我们的
orders
使用该数字的表格。
我们
可以
设置顺序 ID，以便第一个到达的订单是
1
，第二个是
2
等等，例如：
如果我们的规模较小，这种方法可能至少在一段时间内会很有效。然而，它有一些重大缺点：
第一的
，当我们进行诸如连接表或导入新数据之类的操作时，它很容易造成混乱，因为
id
上面的值不是唯一的。如果我们对多个表使用相同的 ID 系统，这甚至会在内部产生问题，而且当我们开始处理任何类型的外部数据时，情况就会变得非常混乱。
例如，想象一下，我们的小书店发展壮大，我们收购了另一家网上书店。当我们整合我们的
order
表格中，我们发现他们使用了相同的系统。现在我们有两个订单
1
s，二阶
2
等，为了解决这个问题，我们必须更新
每一个身份证
至少在我们集成的两个数据库中有一个。即使在最好的情况下，这也将是一个巨大的麻烦。
第二
在分布式系统中，顺序方法通常效果不佳，因为使用顺序 ID 意味着
INSERT
命令必须逐个执行。此限制可能会导致严重的性能问题，因为您的数据库节点必须等待一个节点一次写入数据，而不是让所有节点能够同时写入。即使您的应用程序需要严格的 ID 排序，使用 CockroachDB 的
变更数据捕获
可能允许您满足这些要求，同时仍然使用 UUID，并且不会承受按顺序排序的 ID 带来的性能损失。
其他传统的获取唯一 ID 的方法，例如使用
SERIAL
，也可能导致分布式系统中的热点，因为大约在同一时间生成的值通常相似，因此可能在表的存储中彼此靠近。例如，在 CockroachDB 中，
这可能会导致一个节点过度劳累的热点
因为它处理大多数或所有的写入操作，而其他节点则处于空闲状态。
UUID 解决了所有这些问题，因为：
它们是全局唯一的，因此即使在外部数据中遇到重复 ID 的可能性也非常大， 非常 小的。
它们可以在不需要检查中心节点的情况下生成，因此在分布式系统中，每个节点都可以自主生成 UUID，而不必担心重复或一致性问题。
仅凭原因 1 就足以说明在几乎所有数据库系统中使用 UUID 的合理性。作为一家渴望大规模运营的企业，原因 2 也与我们的书店息息相关，因为分布式数据库具有最佳的可扩展性和弹性。
UUID 的缺点
UUID 的唯一显著缺点是它们占用 128 位内存（如果包含元数据，占用的内存通常会更多）。如果最小化存储空间绝对是任务关键，那么存储连续 ID（可能介于 1-10 个数字字符之间）显然会更加
然而，在大多数情况下，使用诸如顺序标识符之类的缺点远远超过使用 UUID 所带来的存储成本的微小增加。
UUID 有什么用？UUID 非常流行，广泛用于各种不同的识别目的。我们在本文中重点介绍数据库示例，因为 我们创建了一个非常棒的数据库 但 UUID 也用于分析系统、Web 和移动应用程序等。
在大多数数据库中，查找 UUID 的方法都很简单。例如，在 CockroachDB 中，您可以通过查询相关表来检索特定行的 UUID。
UUID 示例
UUID 有几种不同的类型：
版本 1 和版本 2。 这些 ID 有时也称为基于时间的 UUID，它们是使用日期时间值（反映生成 UUID 的时间）、随机值和生成 UUID 的设备的 MAC 地址的一部分的组合生成的。
其直观分解如下：
以这种方式生成 UUID 几乎不可能拥有相同的 UUID - 它们必须由同一设备在完全相同的时间生成 和 生成了完全相同的随机16位序列。
由于它们包含生成设备的 MAC 地址的一部分，因此 UUID v1 和 UUID v2 ID 可用于识别（例如）哪个数据库节点生成了该 ID。这通常不是问题，并且在分布式系统中，这可能是一个优势。
（v1 和 v2 UUID 之间的区别在于 UUID v2 还包含一段本地域号。由于多种原因，这使得它们对于大多数应用程序来说不是最优的，因此 UUID v2 并未得到广泛使用。）
版本 3 和版本 5 。这两个版本的 UUID 是通过对命名空间标识符和名称进行哈希处理生成的。它们与基于时间的 UUID 类似，因为它们是使用现有数据生成的，而不是完全随机的，但它们不是使用日期时间数据和设备 MAC 地址，而是使用命名空间数据和名称数据。
命名空间数据本身就是一个 UUID，而名称数据实际上可以是任意字符串，尽管在实践中它通常与 UUID 的使用方式有关 - 例如，它可能是帐户名称或产品 ID。但无论使用这两个值是什么，它们都会被哈希处理以生成一个 36 个字符的字母数字字符串，即最终的 UUID。
UUID 版本 3 和 5 的主要区别在于它们使用不同的哈希算法。UUID v3 使用 MD5 以及 UUID v5 用途 SHA-1 。
版本 4 。这些 UUID 大多是随机生成的 36 个字符的字符串。从技术上讲，每个字符串中的几个字符是从日期时间值生成的，但大多数都是随机或伪随机的。请参阅 请参阅本文以了解具体细节。
由于生成过程完全随机，因此它们极有可能是唯一的。它们也不包含日期时间、MAC 地址或名称数据等识别信息（这可能是优点也可能是缺点，具体取决于具体用例）。
版本 6、7 和 8 截至撰写本文时，这些版本均不存在，但它们已被提出，并可能在未来几年内添加到 UUID 标准中。您可以阅读有关这些提议的新 UUID 的更多信息 这里 。
如何生成 UUID
UUID 可能看起来很复杂，但在现代应用程序开发环境中，生成 UUID 实际上非常简单。大多数流行的编程语言都有库，使生成 UUID 变得像调用函数一样简单。这些库通常包含一个 UUID 生成器函数，可简化该过程，利用随机生成器来确保唯一性。”
例如，在 JavaScript 中，你只需导入
这
uuid
包裹
然后调用
uuid.v1()
例如，生成 UUID v1。Python 非常类似：导入
uuid
并调用
uuid.uuid1()
生成 UUID v1。
数据库，特别是分布式数据库，也可能具有内置的 UUID 生成功能。例如，在 CockroachDB 中，
我们建议使用 UUID
作为行标识符，这样做很简单，只需使用
gen_random_uuid()
功能。
因此，例如，当我们使用 SQL 创建表时，我们可以确保它为每一行自动生成一个 UUID v4，如下所示：
CREATE TABLE users (
id UUID NOT NULL DEFAULT gen_random_uuid(),
city STRING NOT NULL,
name STRING NULL,
address STRING NULL,
credit_card STRING NULL,
CONSTRAINT "primary" PRIMARY KEY (city ASC, id ASC),
FAMILY "primary" (id, city, name, address, credit_card)
);
每次将一行插入到此表中时，
id
值将是自动生成的 UUID。
长话短说：生成和使用 UUID 通常非常简单。具体实现细节可能因我们使用的特定数据库技术和/或编程语言而略有不同，但在大多数情况下，归根结底就是调用某种 generate_uuid() 函数。
分布式数据库中的 UUID
分布式 SQL 数据库 提供强大的组合：NoSQL 数据库的弹性规模和恢复能力与 SQL 数据库的事务一致性和熟悉度相结合。
然而，使用分布式系统确实意味着需要以不同的方式处理某些事情。正如我们前面提到的，生成行 ID 的传统方法，例如通过将 1 添加到整数来生成顺序 ID，以便将行标识为
2
,
3
,
4
等方法在分布式系统中效果不佳。这些方法会导致“热点”节点并造成性能瓶颈。
UUID 为许多分布式工作负载提供了一种更好的替代方案，因为数据库中的每个节点都可以自主生成完全唯一的 UUID，而无需与其他节点进行检查。
但这并不意味着 UUID 总是最好的选择。在 CockroachDB 中，使用 UUID 通常效果很好，但使用 多列主键 在某些情况下可以提供卓越的性能（尽管设置和测试也更复杂）。
亲自动手
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