เครื่องสร้าง UUID v7

UUID v7 คืออะไร?

UUID v7 คือรูปแบบ UUID รุ่นถัดไปที่กำหนดมาตรฐานใน RFC 9562 (พฤษภาคม 2024) มันเข้ารหัส timestamp Unix millisecond 48 บิตในบิตที่มีนัยสำคัญสูงสุด ตามด้วย version และ variant marker และเติมบิตที่เหลือด้วยข้อมูลสุ่มที่ cryptographically secure

เนื่องจาก timestamp อยู่ใน high bits ค่า UUID v7 จึงเรียงตามลำดับเวลา ทั้งแบบ lexicographic และตัวเลข ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับ database primary key ที่ UUID แบบสุ่ม (v4) ทำให้ B-tree index แตกกระจาย

ทำไม UUID แบบสุ่มถึงทำให้ Database Index แตกกระจาย

B-tree index ที่ใช้โดย PostgreSQL, MySQL, SQLite และฐานข้อมูลส่วนใหญ่ เก็บ row เรียงตามค่า key เมื่อ insert row ใหม่ ฐานข้อมูลต้องวางมันในตำแหน่งที่ถูกต้องในต้นไม้ index

กับ UUID v4 (สุ่มทั้งหมด) การ insert ใหม่แต่ละครั้งจะลงที่ตำแหน่งสุ่มในต้นไม้ index ทำให้ฐานข้อมูลต้องอ่านและเขียน internal index page ตลอดเวลา แตก page ที่เต็มและทิ้ง page อื่นไว้ครึ่งว่าง ผลคือ index ที่แตกกระจายและบวมซึ่งทำให้ทั้งการเขียนและการอ่านช้าลงเมื่อตารางโต

UUID v7 Bit Layout

UUID v7 กว้าง 128 บิต แบ่งเป็นหกฟิลด์:

ความแม่นยำของ timestamp คือ 1 millisecond ภายใน millisecond เดียวกัน ค่า UUID v7 เรียงตาม random suffix ไม่รับประกันว่าจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ใน sub-millisecond แต่เป็น k-sortable: ID ที่สร้างใกล้เคียงกันในเวลาจะเรียงใกล้เคียงกันใน index

UUID v7 vs UUID v1

ทั้ง UUID v1 และ UUID v7 ฝัง timestamp แต่ออกแบบต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ:

สำหรับโปรเจกต์ใหม่ที่ต้องการ UUID ที่เรียงตามเวลา ให้เลือก UUID v7 แทน UUID v1 UUID v1 เป็น legacy และรั่วข้อมูล host

UUID v7 vs ULID

ULID (Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier) แก้ปัญหาคล้ายกับ UUID v7 ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบ:

หากอยู่ในระบบนิเวศ UUID แล้ว (PostgreSQL uuid column, REST API ที่ส่ง UUID) ให้ใช้ UUID v7 หากเริ่มใหม่และต้องการ encoding ที่เป็นมิตรกับมนุษย์มากกว่า ULID เป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผล

การใช้ UUID v7 ในฐานข้อมูล

UUID v7 ยังไม่ถูกสร้างแบบ native โดยฐานข้อมูลส่วนใหญ่ แต่สามารถเก็บใน UUID column มาตรฐานและสร้างใน application code หรือผ่าน extension:

ตัวอย่างโค้ด

UUID v7 ยังไม่มีใน crypto.randomUUID() ใช้ library เช่น uuidv7 (npm) จนกว่าจะมี native support:

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"

คำถามที่พบบ่อย