تولیدکننده UUID v7

UUID v7 چیست؟

UUID v7 یک فرمت UUID نسل بعدی است که در RFC 9562 (مه ۲۰۲۴) استانداردسازی شده است. این فرمت یک تایم‌استمپ یونیکس ۴۸ بیتی با دقت میلی‌ثانیه را در بیت‌های با اهمیت بیشتر رمزگذاری می‌کند، سپس نشانگرهای نسخه و واریانت می‌آیند، و بیت‌های باقی‌مانده با داده‌های تصادفی رمزنگاری‌شده پر می‌شوند.

چون تایم‌استمپ در بیت‌های بالا قرار دارد، مقادیر UUID v7 به‌صورت زمانی مرتب می‌شوند — هم لغت‌نگارانه و هم عددی. این ویژگی آن‌ها را برای کلیدهای اصلی پایگاه داده بسیار مناسب می‌کند، جایی که UUID‌های تصادفی (v4) باعث تکه‌تکه‌شدن ایندکس B-tree می‌شوند.

چرا UUID‌های تصادفی ایندکس‌های پایگاه داده را تکه‌تکه می‌کنند

ایندکس‌های B-tree — که توسط PostgreSQL، MySQL، SQLite و اکثر پایگاه‌های داده دیگر استفاده می‌شوند — ردیف‌ها را بر اساس مقدار کلید مرتب نگه می‌دارند. وقتی ردیف جدیدی درج می‌کنید، پایگاه داده باید آن را در موقعیت مرتب‌شده صحیح در ایندکس قرار دهد.

با UUID v4 (کاملاً تصادفی)، هر درج جدید در موقعیتی اساساً تصادفی در درخت ایندکس قرار می‌گیرد. این موضوع پایگاه داده را مجبور می‌کند صفحات ایندکس داخلی را مدام بخواند و بازنویسی کند، صفحات پر را تقسیم کند و برخی دیگر را نیمه‌خالی بگذارد. نتیجه یک ایندکس تکه‌تکه و متورم است که با رشد جدول، هم نوشتن و هم خواندن را کند می‌کند.

چیدمان بیتی UUID v7

UUID v7 دارای ۱۲۸ بیت است که به شش فیلد تقسیم می‌شود:

دقت تایم‌استمپ ۱ میلی‌ثانیه است. در یک میلی‌ثانیه یکسان، مقادیر UUID v7 بر اساس پسوند تصادفی‌شان مرتب می‌شوند — افزایش یکنواخت زیر میلی‌ثانیه تضمین نمی‌شود، اما k-sortable هستند: شناسه‌هایی که در زمان نزدیک به هم تولید می‌شوند در ایندکس نیز نزدیک به هم مرتب خواهند شد.

UUID v7 در مقابل UUID v1

هر دوی UUID v1 و UUID v7 یک تایم‌استمپ جاسازی می‌کنند، اما از نظر طراحی تفاوت‌های قابل توجهی دارند:

برای هر پروژه جدیدی که به UUID‌های مرتب‌شده بر اساس زمان نیاز دارد، UUID v7 را به UUID v1 ترجیح دهید. UUID v1 قدیمی است و اطلاعات میزبان را فاش می‌کند.

UUID v7 در مقابل ULID

ULID (شناسه منحصربه‌فرد جهانی قابل مرتب‌سازی لغت‌نگارانه) مشکلی مشابه UUID v7 را حل می‌کند. در اینجا مقایسه آن‌ها آمده است:

اگر در اکوسیستم UUID هستید (ستون uuid در PostgreSQL، REST APIهایی که UUID برمی‌گردانند)، از UUID v7 استفاده کنید. اگر از صفر شروع می‌کنید و رمزگذاری دوستانه‌تری برای انسان ترجیح می‌دهید، ULID گزینه معقولی است.

استفاده از UUID v7 در پایگاه‌های داده

UUID v7 هنوز توسط اکثر پایگاه‌های داده به‌صورت بومی تولید نمی‌شود، اما می‌تواند در ستون‌های UUID استاندارد ذخیره شده و در کد برنامه یا از طریق افزونه‌ها تولید شود:

نمونه کد

UUID v7 هنوز از طریق crypto.randomUUID() در دسترس نیست. از کتابخانه‌ای مانند uuidv7 (npm) تا رسیدن پشتیبانی بومی استفاده کنید:

function generateUuidV7() {
  const buf = new Uint8Array(16)
  crypto.getRandomValues(buf)

  const ms = BigInt(Date.now())

  // Embed 48-bit Unix ms timestamp
  buf[0] = Number((ms >> 40n) & 0xFFn)
  buf[1] = Number((ms >> 32n) & 0xFFn)
  buf[2] = Number((ms >> 24n) & 0xFFn)
  buf[3] = Number((ms >> 16n) & 0xFFn)
  buf[4] = Number((ms >> 8n)  & 0xFFn)
  buf[5] = Number(ms & 0xFFn)

  // Set version 7 (0111xxxx)
  buf[6] = (buf[6] & 0x0F) | 0x70

  // Set variant (10xxxxxx)
  buf[8] = (buf[8] & 0x3F) | 0x80

  const hex = [...buf].map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('')
  return `${hex.slice(0,8)}-${hex.slice(8,12)}-${hex.slice(12,16)}-${hex.slice(16,20)}-${hex.slice(20)}`
}

// Node.js 20+ built-in
// import { randomUUID } from 'node:crypto'  // v4 only — no v7 yet in stdlib

# pip install uuid7
import uuid_extensions

uid = uuid_extensions.uuid7()
print(uid)                       # e.g. 018e2b3d-1a2b-7000-8000-abc123456789
print(uid.time)                  # Unix ms timestamp embedded in the UUID

# Or as a plain string
from uuid_extensions import uuid7str
print(uuid7str())

-- PostgreSQL 13+ extension-free implementation
CREATE OR REPLACE FUNCTION uuid_generate_v7()
RETURNS uuid
LANGUAGE sql
AS $$
  SELECT encode(
    set_bit(
      set_bit(
        overlay(
          uuid_send(gen_random_uuid())
          PLACING substring(int8send(floor(extract(epoch FROM clock_timestamp()) * 1000)::bigint) FROM 3)
          FROM 1 FOR 6
        ),
        52, 1
      ),
      53, 1
    ),
    'hex'
  )::uuid;
$$;

-- Usage as a default primary key
CREATE TABLE events (
  id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuid_generate_v7(),
  payload jsonb,
  created_at timestamptz DEFAULT now()
);

function extractTimestamp(uuid: string): Date {
  const hex = uuid.replace(/-/g, '')
  const ms = parseInt(hex.slice(0, 12), 16)  // first 48 bits = ms timestamp
  return new Date(ms)
}

const uid = '018e2b3d-1a2b-7000-8000-abc123456789'
console.log(extractTimestamp(uid).toISOString())
// → "2024-03-15T10:22:05.259Z"

سوالات متداول