理解MongoDB默認(rèn)的ObjectID

BSON ObjectID Specification

A BSON ObjectID is a 12-byte value consisting of a 4-byte timestamp (seconds since epoch), a 3-byte machine id, a 2-byte process id, and a 3-byte counter. Note that the timestamp and counter fields must be stored big endian unlike the rest of BSON. This is because they are compared byte-by-byte and we want to ensure a mostly increasing order. The format:

• TimeStamp. This is a unix style timestamp. It is a signed int representing the number of seconds before or after January 1st 1970 (UTC).

• Machine. This is the first three bytes of the (md5) hash of the machine host name, or of the mac/network address, or the virtual machine id.

• Pid. This is 2 bytes of the process id (or thread id) of the process generating the object id.

• Increment. This is an ever incrementing value, or a random number if a counter can't be used in the language/runtime.

BSON ObjectIds can be any 12 byte binary string that is unique; however, the server itself and almost all drivers use the format above.

分段查看ObjectId的指令及結(jié)果如下：

> db.test.findOne()._id.toString()  
ObjectId("50c6b336ba95d7738d1042e3")  
> db.test.findOne()._id.toString().substring(10,18)  
50c6b336  
> db.test.findOne()._id.toString().substring(18,24)  
ba95d7  
> db.test.findOne()._id.toString().substring(24,28)  
738d  
> db.test.findOne()._id.toString().substring(28,34)  
1042e3 

ObjectId占用12字節(jié)的存儲(chǔ)空間，由“時(shí)間戳” 、“機(jī)器名”、“PID號(hào)”和“計(jì)數(shù)器”組成。使用機(jī)器名的好處是在分布式環(huán)境中能夠避免單點(diǎn)計(jì)數(shù)的性能瓶頸。使用PID號(hào)的好處是支持同一機(jī)器內(nèi)運(yùn)行多個(gè)mongod實(shí)例。最終采用時(shí)間戳和計(jì)數(shù)器的組合來(lái)保證唯一性。

時(shí)間戳

確保ObjectId唯一性依賴的是時(shí)間的順序，不依賴時(shí)間的取值，因此集群節(jié)點(diǎn)的時(shí)間不必完全同步。既然ObjectId已經(jīng)有了時(shí)間戳，那么在文檔中就可以省掉一個(gè)時(shí)間戳了。在使用ObjectID提取時(shí)間時(shí)，應(yīng)注意到MongoDB允許各節(jié)點(diǎn)時(shí)間不一致這一細(xì)節(jié)。

下面是查看時(shí)間戳的兩種寫法：

> db.test1.findOne()._id.getTimestamp()  
ISODate("2012-12-12T03:52:45Z")  
> Date(parseInt(db.test1.findOne()._id.toString().substring(10,18),16))  
Wed Dec 12 2012 12:11:02 GMT+0800 

機(jī)器名

機(jī)器名通過(guò)Md5加密后取前三個(gè)字節(jié)，應(yīng)該還是有重復(fù)概率的，配置生產(chǎn)集群時(shí)檢查一下總不會(huì)錯(cuò)。另外，我也注意到重啟MongoDB后MD5加密結(jié)果會(huì)發(fā)生變化，在利用ObjectID提取機(jī)器名信息時(shí)需格外注意。

PID號(hào)

注意到每次重啟mongod進(jìn)程后PID號(hào)通常會(huì)發(fā)生變化就可以了。

計(jì)數(shù)器

計(jì)數(shù)器占3個(gè)字節(jié)，表示的取值范圍就是256*256*256-1=16777215。不妨認(rèn)為MongDB性能的極限是單臺(tái)設(shè)備一秒鐘插入一千萬(wàn)條記錄。以目前的水平看，單臺(tái)設(shè)備一秒鐘插入一萬(wàn)條就很不錯(cuò)了，因此ObjectID計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)是夠用的。

循環(huán)插入了一些記錄，下面的查詢中b是循環(huán)計(jì)數(shù)器，可以看出我機(jī)器上的ObjectId計(jì)數(shù)器是按順序增加的：

> parseInt(db.test.findOne({b:1000})._id.toString().substring(28,34),16)  
1947382  
> parseInt(db.test.findOne({b:1001})._id.toString().substring(28,34),16)  
1947383  
> parseInt(db.test.findOne({b:1002})._id.toString().substring(28,34),16)  
1947384  
> parseInt(db.test.findOne({b:1003})._id.toString().substring(28,34),16)  
1947385 

以下代碼源自：http://www.cnblogs.com/xjk15082/archive/2011/09/18/2180792.html

構(gòu)建objectId   
 public class ObjectId implements Comparable<ObjectId> , java.io.Serializable {  
 final int _time;  
     final int _machine;  
     final int _inc;  
 boolean _new;  
   
 public ObjectId(){  
         _time = (int) (System.currentTimeMillis() / 1000);  
         _machine = _genmachine;  
         _inc = _nextInc.getAndIncrement();  
         _new = true;  
 }  
 ……  
 } 

機(jī)器碼和進(jìn)程碼的生成  
 private static final int _genmachine;  
 static {  
 try {  
 final int machinePiece;  
         {  
 StringBuilder sb = new StringBuilder();  
             Enumeration<NetworkInterface> e = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();  
             while ( e.hasMoreElements() ){  
                 NetworkInterface ni = e.nextElement();  
                 sb.append( ni.toString() );  
             }  
             machinePiece = sb.toString().hashCode() << 16;  
             LOGGER.fine( "machine piece post: " + Integer.toHexString( machinePiece ) );  
 }  
 final int processPiece;  
         {  
             int processId = new java.util.Random().nextInt();  
             try {  
 processId = java.lang.management.ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName().hashCode();  
 }catch ( Throwable t ){  
 }  
 ClassLoader loader = ObjectId.class.getClassLoader();  
             int loaderId = loader != null ? System.identityHashCode(loader) : 0;  
 StringBuilder sb = new StringBuilder();  
             sb.append(Integer.toHexString(processId));  
             sb.append(Integer.toHexString(loaderId));  
             processPiece = sb.toString().hashCode() & 0xFFFF;  
             LOGGER.fine( "process piece: " + Integer.toHexString( processPiece ) );  
         }  
 _genmachine = machinePiece | processPiece;  
         LOGGER.fine( "machine : " + Integer.toHexString( _genmachine ) );  
     }catch ( java.io.IOException ioe ){  
         throw new RuntimeException( ioe );  
     }  
 }