MongoDB文档（Document）全局唯一ID的设计思路

在MongoDB中，如果不特别指定，每个文档都会生成一个唯一的ObjectId作为其主键_id的值。这个值是一个看似随机的串。这个串到底是什么值？为什么MongoDB要使用这个值作为默认主键？它内部又包含了什么样的信息？如果你还不了解，就请看下面文章吧。

感谢刘浩@人民搜索的投稿。

MongoDB中数据的基本单元称为文档(Document)。文档是MongoDB的核心概念，多个键极其关联的值有序的放置在一起便是文档。

在一个特定集合内部，需要唯一的标识文档。因此MongoDB中存储的文档都由一个”_id”键，用于完成此功能。这个键的值可以是任意类型的，默认试ObjectId对象。ObjectId对象的生成思路是本文的主题，也是很多分布式系统可以借鉴的思路。

为了考虑分布式，“_id”要求不同的机器都能用全局唯一的同种方法方便的生成它。因此不能使用自增主键（需要多台服务器进行同步，既费时又费力），因此选用了生成ObjectId对象的方法。

ObjectId使用12字节的存储空间，其生成方式如下：

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
时间戳	机器ID	PID	计数器

前四个字节时间戳是从标准纪元开始的时间戳，单位为秒，有如下特性：

1. 时间戳与后边5个字节一块，保证秒级别的唯一性；
2. 保证插入顺序大致按时间排序；
3. 隐含了文档创建时间；

机器ID是服务器主机标识，通常是机器主机名的散列值。

同一台机器上可以运行多个mongod实例，因此也需要加入进程标识符PID。

前9个字节保证了同一秒钟不同机器不同进程产生的ObjectId的唯一性。后三个字节是一个自动增加的计数器（一个mongod进程需要一个全局 的计数器），保证同一秒的ObjectId是唯一的。同一秒钟最多允许每个进程拥有（256^3 = 16777216）个不同的ObjectId。

总结一下：时间戳保证秒级唯一，机器ID保证设计时考虑分布式，避免时钟同步，PID保证同一台服务器运行多个mongod实例时的唯一性，最后的计数器保证同一秒内的唯一性（选用几个字节既要考虑存储的经济性，也要考虑并发性能的上限）。

“_id”既可以在服务器端生成也可以在客户端生成，在客户端生成可以降低服务器端的压力。

 

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