MongoDB文档（Document）全局唯一ID的设计思路

yuanqiao

　　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：

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

　　时间戳的实际值并不重要，不需要对服务器之间的时间进行同步（因为加上机器ID和进程ID已保证此值唯一，唯一性是ObjectId的最终诉求）。
　　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。