UUID 简介

2017-09-15 Friday     linux , misc

UUID 的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,而不需要通过中心节点指定,无需考虑数据库创建时的名称重复问题。

目前最广泛应用的 UUID 是 RFC4122 协议规范的,有时 GUID 也特指是微软对标准 UUID 的实现,其实 RFC4122 的作者之一也是微软员工。

简介

Universally Unique IDentifier, UUID 是一个 128 位的数字,一般通过 32 个十六进制表示,一般类似 00d460f0-ec1a-4a0f-a452-1afb4b5d1686 ,详细标准可以参考 RFC4122

在 Linux 中,可以通过 uudigen 生成一个 UUID ,该命令实际上调用的是 libuuid 库,可以生成基于时间 (--time) 或者随机 (--random) 的 UUID 字符串。

另外,也可以通过 /proc/sys/kernel/random/uuid 文件获取,两种方式类似。

现在很多的磁盘也是通过 UUID 区分,可以通过如下的方式查看。

ls -l /dev/disk/by-uuid
blkid /dev/sda1

系统UUID

对于系统的 UUID 不同的平台提供了不同的方法,例如 Linux 可以通过 dmidecode -t system 命令查看,也可以查看 /sys/class/dmi/id/product_uuid/sys/hypervisor/uuid

版本演化

如上,1 个 UUID 被连字符分为五段,形式为 8-4-4-4-12 的 32 个字符,其中的字母是 16 进制表示,而且大小写无关。

UUID 本身也经过了多个版本的演化,每个版本的算法都不同,其标准格式如下。

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx
    M: 表示版本号,只会是1 2 3 4 5
    N: 只会8 9 a b

Version 1, based on timestamp and MAC address (RFC 4122)
Version 2, based on timestamp, MAC address and POSIX UID/GID (DCE 1.1)
Version 3, based on MD5 hashing (RFC 4122)
Version 4, based on random numbers (RFC 4122)
Version 5, based on SHA-1 hashing (RFC 4122)

如下,简单介绍各个版本的实现方法。

V1 基于时间

通过当前时间戳、机器 MAC 地址生成,因为 MAC 地址是全球唯一的,从而间接的可以保证 UUID 全球唯一,不过它暴露了电脑的 MAC 地址和生成这个 UUID 的时间,从而一直被诟病。

可以通过 python -c "import uuid; print uuid.uuid1()" 生成,其中最后一部分的内容就是 MAC 地址(可通过 ifconfig 查看)。

V2 DCE安全

和基于时间的 UUID 算法相同,但会把时间戳的前 4 位置换为 POSIX 的 UID 或 GID,不过这个版本在 UUID 规范中没有明确指定,基本不会实现。

V3 基于命名空间

由用户指定一个命名空间和一个具体的字符串,然后通过 MD5 散列来生成 UUID 。不过这个版本按照规范描述,主要是是为了向后兼容,所以也很少用到。

可以通过 python -c "import uuid; print uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, 'foobar')" 生成。

V4 基于随机数

根据随机数或者伪随机数生成 UUID ,这个版本也是有意或者无意之中使用最多的。

可以通过 python -c "import uuid; print uuid.uuid4()" 生成。

V5 基于名字空间

其实和版本 3 类似,不过散列函数换成了 SHA1 。

可以通过 python -c "import uuid; print uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, 'foobar')" 生成。

C语言实现

C 中一般使用的是 libuuid 这个库,一个跨平台开源的 uuid 操作库,一般动态库都存在,需要安装下头文件。

在 uuid.h 这个头文件中,定义了 uuid_t 类型,实际上也就是 typedef unsigned char uuid_t[16]; ,常见的函数声明如下:

#include <uuid.h>

void uuid_generate(uuid_t out);           // 判断是否有随机源/dev/random决定是随机还是基于时间
void uuid_generate_random(uuid_t out);    // 直接使用随机数据源
void uuid_generate_time(uuid_t out);      // 基于时间
int uuid_generate_time_safe(uuid_t out);

int uuid_compare(uuid_t uu1, uuid_t uu2);
void uuid_copy(uuid_t dst, uuid_t src);
void uuid_clear(uuid_t uu);
int uuid_is_null(uuid_t uu);

int uuid_parse(char *in, uuid_t uu);             /* 将in指向的字符串解析到uu */
void uuid_unparse(uuid_t uu, char *out);         /* 将uu内容解析为字符串,保存到out数组 */
void uuid_unparse_upper(uuid_t uu, char *out);
void uuid_unparse_lower(uuid_t uu, char *out);
time_t uuid_time(uuid_t uu, struct timeval *ret_tv); /* 将基于时间创建的uu在的时间部分解析出来 */

示例代码如下。

#include <stdio.h>
#include <uuid/uuid.h>

/* gcc uuid.c -luuid -o uuid */

#define UUID_STR_LEN    37

int main()
{
	int i, rc;
	uuid_t uuids[4];
	char buffer[UUID_STR_LEN];
	struct timeval tv;

	uuid_generate(uuids[0]);
	uuid_generate_random(uuids[1]);
	uuid_generate_time(uuids[2]);
	rc = uuid_generate_time_safe(uuids[3]);
	printf("uuid_generate_time_safe() rc = %d\n", rc);

	for(i = 0; i < (int)sizeof(uuids)/(int)sizeof(uuids[0]); ++i) {
		uuid_unparse(uuids[i], buffer);
		printf("uuids[%d] \t\t%s\n", i, buffer);
	}

	uuid_time(uuids[2],&tv);
	printf("Get tv sec:%lx  usec:%lx\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);

	return 0;
}

参考

这里的动态库实现实际上是 Util-Linux 的一部分,可以从 HTTP 库中下载,一般路径为 pub/linux/utils/util-linux/

另外的实现也可以参考 OSSP UUID



如果喜欢这里的文章,而且又不差钱的话,欢迎打赏个早餐 ^_^


About This Blog

Recent Posts

Categories

Related Links

  • RTEMS
    RTEMS
  • GNU
  • Linux Kernel
  • Arduino

Search


This Site was built by Jin Yang, generated with Jekyll, and hosted on GitHub Pages
©2013-2019 – Jin Yang