C# 或者 SQL Server 生成的 GUID 有没有可能重复？
GUID（Globally Unique Identifier），也被称为UUID（Universally Unique Identifier），其设计目标就是在绝大多数情况下保证全局唯一性。C 的 `Guid.NewGuid()` 方法和 SQL Server 中的 `newid()` 或 `newsequentialid()` 函数都是用于生成 GUID 的。
要理解它们重复的可能性，首先需要知道 GUID 的结构和生成原理。
GUID 的结构与唯一性基础
一个标准的 GUID 是一个 128 位（16 字节）的数字。它通常以 32 个十六进制数字表示，中间用连字符分隔，例如：`a1b2c3d4e5f678901234567890abcdef`。
GUID 的唯一性主要依赖于其巨大的取值空间。128 位意味着有 $2^{128}$ 种可能的组合。这个数字是天文数字，大约是 $3.4 imes 10^{38}$。
想象一下，如果你每天生成 10 亿个 GUID，并且持续 10 亿年，你才会有大约 $10^{27}$ 个 GUID 被生成。而 $2^{128}$ 的数量级远远大于这个数字。从纯粹的概率学角度来看，两个人偶然生成相同 GUID 的概率是极其微小的，几乎可以忽略不计，远远小于在生活中被雷击的概率。
C `Guid.NewGuid()` 的生成机制
C 中的 `Guid.NewGuid()` 是基于 .NET Framework（或 .NET Core/5+）提供的底层实现。通常，它的生成过程会综合考虑以下几个因素，以最大程度地保证唯一性：
1. 当前时间戳： 使用系统当前的日期和时间信息。
2. 计算机的 MAC 地址： 尽可能地使用生成 GUID 的计算机的网卡 MAC 地址。MAC 地址在理论上是全球唯一的。
3. 随机数： 结合使用高质量的加密随机数生成器。
4. 进程/线程信息： 在某些实现中，可能会包含一些与当前进程或线程相关的信息。
通过结合这些信息，`Guid.NewGuid()` 试图创建一个在不同时间、不同机器上生成时都具有极高概率唯一性的标识符。
SQL Server 的 GUID 生成
SQL Server 提供了几种生成 GUID 的方式：
`newid()`： 这个函数与 C 的 `Guid.NewGuid()` 类似，它会生成一个标准的、非顺序性的 GUID。它的生成机制也类似，会结合时间信息、MAC 地址（如果可用）和随机数。
`newsequentialid()`： 这个函数生成的是顺序 GUID（Sequential GUID）。它的设计目标是在插入数据时，由于 ID 的顺序性，可以提高索引的性能，减少索引碎片。`newsequentialid()` 的生成方式是：
它首先会生成一个随机 GUID（类似于 `newid()`）。
然后，它会将这个 GUID 的一部分（通常是最后几个字节）替换为一个递增的计数器。
当服务器重启时，这个计数器会重置，但为了避免与之前生成的 ID 发生冲突，它会从一个较大的随机数开始。
重复的可能性分析
尽管 GUID 的设计目标是全局唯一，但从理论上讲，任何有限集合的随机数生成器都存在重复的可能。
1. 理论上的碰撞（Birthday Problem）：
如同生日问题，当你生成足够多的 GUID 时，即使概率极低，两个相同的 GUID 也有可能出现。但是，正如前面提到的，$2^{128}$ 的巨大取值空间意味着你需要生成的数据量远超人类可企及的范围，才能让这种概率变得“可见”。对于绝大多数应用场景，理论上的碰撞可以忽略不计。
2. 生成机制的缺陷：
MAC 地址不可用或重复： 如果生成 GUID 的系统没有可用的 MAC 地址（例如虚拟机环境中未配置），或者 MAC 地址被错误地配置或重复使用（这极少见，但理论上可能），那么生成器就只能依赖时间和随机数。
随机数生成器的质量： 虽然现代操作系统和 .NET 运行时使用的随机数生成器质量都很高，但如果使用了低质量或可预测的随机数生成器，理论上会增加重复的可能性。
时钟回拨（Clock Skew/Rollback）： 如果系统时钟发生回拨（例如管理员手动调整了时间），并且在回拨后又生成了 GUID，理论上可能会导致与之前在“旧时间”生成的 GUID 发生冲突，特别是如果随机部分没有足够差异化的话。
3. `newsequentialid()` 的特殊情况：
`newsequentialid()` 在设计上为了顺序性，其生成机制与 `newid()` 有所不同。它通过一个递增计数器来保证大部分情况下是顺序的。
计数器重置后的冲突： 当 SQL Server 服务重启时，`newsequentialid()` 的计数器会重置。如果重置后的计数器恰好与之前某个已经生成但尚未被使用的随机数部分组合后，形成了一个与之前生成的 ID 完全相同的 GUID，理论上就会发生一次碰撞。不过，SQL Server 在重启后会从一个较大的随机数开始生成，同时也会检查数据库中已有的 GUID，以最小化这种冲突的风险。
跨服务器的顺序性： `newsequentialid()` 产生的顺序性只在单个 SQL Server 实例内有意义。如果在多个 SQL Server 实例之间同时生成 `newsequentialid()`，它们之间没有协调，就无法保证顺序性，也无法保证唯一性（除非依赖其随机部分）。
总结
C `Guid.NewGuid()` 和 SQL Server `newid()`： 在实际应用中，它们生成的 GUID 几乎不可能重复。其设计的唯一性级别足以应对绝大多数分布式系统和大规模数据场景。导致重复的因素（如 MAC 地址冲突、极严重的随机数问题或时钟回拨）都属于非常极端和罕见的情况。
SQL Server `newsequentialid()`： 虽然也设计为全局唯一，但在特定情况下（如服务器重启后计数器重置）理论上存在微乎其微的重复可能性，但 SQL Server 已经采取了措施来最小化这种风险。它更适合于数据库索引性能优化，而非绝对的全局唯一性保障（尽管它的唯一性仍然非常高）。
总的来说，如果你不是在构建一个需要极其严格、无任何理论上重复可能性的系统（比如某些科学计算的特殊标识符），那么 `Guid.NewGuid()` 和 `newid()` 提供的唯一性是绰绰有余的。对于数据库场景，`newsequentialid()` 是一个性能和唯一性兼顾的选择，但要理解其顺序性与唯一性机制的权衡。
要理解它们重复的可能性，首先需要知道 GUID 的结构和生成原理。
GUID 的结构与唯一性基础
一个标准的 GUID 是一个 128 位（16 字节）的数字。它通常以 32 个十六进制数字表示，中间用连字符分隔，例如：`a1b2c3d4e5f678901234567890abcdef`。
GUID 的唯一性主要依赖于其巨大的取值空间。128 位意味着有 $2^{128}$ 种可能的组合。这个数字是天文数字，大约是 $3.4 imes 10^{38}$。
想象一下，如果你每天生成 10 亿个 GUID，并且持续 10 亿年，你才会有大约 $10^{27}$ 个 GUID 被生成。而 $2^{128}$ 的数量级远远大于这个数字。从纯粹的概率学角度来看，两个人偶然生成相同 GUID 的概率是极其微小的，几乎可以忽略不计，远远小于在生活中被雷击的概率。
C `Guid.NewGuid()` 的生成机制
C 中的 `Guid.NewGuid()` 是基于 .NET Framework（或 .NET Core/5+）提供的底层实现。通常，它的生成过程会综合考虑以下几个因素，以最大程度地保证唯一性：
1. 当前时间戳： 使用系统当前的日期和时间信息。
2. 计算机的 MAC 地址： 尽可能地使用生成 GUID 的计算机的网卡 MAC 地址。MAC 地址在理论上是全球唯一的。
3. 随机数： 结合使用高质量的加密随机数生成器。
4. 进程/线程信息： 在某些实现中，可能会包含一些与当前进程或线程相关的信息。
通过结合这些信息，`Guid.NewGuid()` 试图创建一个在不同时间、不同机器上生成时都具有极高概率唯一性的标识符。
SQL Server 的 GUID 生成
SQL Server 提供了几种生成 GUID 的方式：
`newid()`： 这个函数与 C 的 `Guid.NewGuid()` 类似，它会生成一个标准的、非顺序性的 GUID。它的生成机制也类似，会结合时间信息、MAC 地址（如果可用）和随机数。
`newsequentialid()`： 这个函数生成的是顺序 GUID（Sequential GUID）。它的设计目标是在插入数据时，由于 ID 的顺序性，可以提高索引的性能，减少索引碎片。`newsequentialid()` 的生成方式是：
它首先会生成一个随机 GUID（类似于 `newid()`）。
然后，它会将这个 GUID 的一部分（通常是最后几个字节）替换为一个递增的计数器。
当服务器重启时，这个计数器会重置，但为了避免与之前生成的 ID 发生冲突，它会从一个较大的随机数开始。
重复的可能性分析
尽管 GUID 的设计目标是全局唯一，但从理论上讲，任何有限集合的随机数生成器都存在重复的可能。
1. 理论上的碰撞（Birthday Problem）：
如同生日问题，当你生成足够多的 GUID 时，即使概率极低，两个相同的 GUID 也有可能出现。但是，正如前面提到的，$2^{128}$ 的巨大取值空间意味着你需要生成的数据量远超人类可企及的范围，才能让这种概率变得“可见”。对于绝大多数应用场景，理论上的碰撞可以忽略不计。
2. 生成机制的缺陷：
MAC 地址不可用或重复： 如果生成 GUID 的系统没有可用的 MAC 地址（例如虚拟机环境中未配置），或者 MAC 地址被错误地配置或重复使用（这极少见，但理论上可能），那么生成器就只能依赖时间和随机数。
随机数生成器的质量： 虽然现代操作系统和 .NET 运行时使用的随机数生成器质量都很高，但如果使用了低质量或可预测的随机数生成器，理论上会增加重复的可能性。
时钟回拨（Clock Skew/Rollback）： 如果系统时钟发生回拨（例如管理员手动调整了时间），并且在回拨后又生成了 GUID，理论上可能会导致与之前在“旧时间”生成的 GUID 发生冲突，特别是如果随机部分没有足够差异化的话。
3. `newsequentialid()` 的特殊情况：
`newsequentialid()` 在设计上为了顺序性，其生成机制与 `newid()` 有所不同。它通过一个递增计数器来保证大部分情况下是顺序的。
计数器重置后的冲突： 当 SQL Server 服务重启时，`newsequentialid()` 的计数器会重置。如果重置后的计数器恰好与之前某个已经生成但尚未被使用的随机数部分组合后，形成了一个与之前生成的 ID 完全相同的 GUID，理论上就会发生一次碰撞。不过，SQL Server 在重启后会从一个较大的随机数开始生成，同时也会检查数据库中已有的 GUID，以最小化这种冲突的风险。
跨服务器的顺序性： `newsequentialid()` 产生的顺序性只在单个 SQL Server 实例内有意义。如果在多个 SQL Server 实例之间同时生成 `newsequentialid()`，它们之间没有协调，就无法保证顺序性，也无法保证唯一性（除非依赖其随机部分）。
总结
C `Guid.NewGuid()` 和 SQL Server `newid()`： 在实际应用中，它们生成的 GUID 几乎不可能重复。其设计的唯一性级别足以应对绝大多数分布式系统和大规模数据场景。导致重复的因素（如 MAC 地址冲突、极严重的随机数问题或时钟回拨）都属于非常极端和罕见的情况。
SQL Server `newsequentialid()`： 虽然也设计为全局唯一，但在特定情况下（如服务器重启后计数器重置）理论上存在微乎其微的重复可能性，但 SQL Server 已经采取了措施来最小化这种风险。它更适合于数据库索引性能优化，而非绝对的全局唯一性保障（尽管它的唯一性仍然非常高）。
总的来说，如果你不是在构建一个需要极其严格、无任何理论上重复可能性的系统（比如某些科学计算的特殊标识符），那么 `Guid.NewGuid()` 和 `newid()` 提供的唯一性是绰绰有余的。对于数据库场景，`newsequentialid()` 是一个性能和唯一性兼顾的选择，但要理解其顺序性与唯一性机制的权衡。
网友意见
1、反对说不会重复的答案，因为GUID严格来讲只是重复的概率比较低。
2、也反对目前所有说会重复的答案，因为他们无一例外的没有提供靠谱的解决方案，例如自增就一定不会重复？全局唯一怎么保证？
简而言之，世界上不存在绝对的事情，GUID在低强度的数据量下产生重复的概率是可以接受的，就像哈系算法的冲撞概率在一定程度下是可以被接受的。
你可以参考在你的使用场景中GUID重复的概率是否在可接受范围内，也就是不会明显成为系统的可靠性短板，不会导致无法挽回的灾难性后果。譬如说虽然会导致灾难性后果，但地震海啸和核爆也会，而在你的场景中GUID重复的概率不高于地震海啸和核爆那就没啥问题。
其实绝大多数GUID重复的场景都是不当使用造成的，例如短时间大量产生ID，计算机硬件标识被破坏，时间倒流，采用不同算法算出的GUID，自行发明有缺陷的算法等等等等，，，，
有可能，但GUID数据量实在太大，以现在的生成速度，需要上百年才能产生一次重复，因此可以认为不会重复。
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