《算法 - 一致性 (hash) 算法》

圖片摘自：

　　天天進步一點點——五分鐘理解一致性哈希算法(consistent hashing)

 

一：背景

　　- 一致性哈希算法在1997年由麻省理工學院的Karger等人在解決分佈式Cache中提出的。

　　- 設計目標是爲了解決因特網中的熱點(Hot spot)問題。

　　- 一致性哈希修正了使用的簡單哈希算法帶來的問題。

 

二：簡單哈希算法帶來的問題？

　　- 在簡單哈希算法中

　　　　- 咱們會根據hash算法得出的數值和機器數取模計算，計算髮到哪臺機器上。

　　　　- Hash(資源)% 機器數 = 落到哪臺機器上

　　　　- 這樣的話就不會遍歷全部的服務器，大大提高了性能！

 

　　- 可是，在服務器數量變更的時候，全部緩存的位置都要發生改變！

　　　　- 假設4臺緩存中忽然有一臺緩存服務器出現了故障，沒法進行緩存。

　　　　- 那麼咱們則須要將故障機器移除，可是若是移除了一臺緩存服務器，那麼緩存服務器數量從4臺變爲3。

　　　　- 若是想要訪問資源，資源的緩存位置一定會發生改變，之前資源緩存也會失去緩存的做用與意義。

　　　　- 同時因爲大量緩存在同一時間失效，形成了緩存的雪崩，服務端也會承受巨大壓力。

 

三：一致性哈希（hash）解決的問題

　　- 解決增減服務器致使的大量數據震盪問題。

 

四：一致性哈希（hash）

　　- 原理

　　　　- 創造環形哈希(hash)空間，不一樣節點映射到環上的不一樣位置，經過和機器節點的匹配，完成hash一致。

 

　　- 作法

　　　　-  按照經常使用的hash算法來將對應的key哈希到一個具備2^32次方個桶的空間中，即0~(2^32)-1的數字空間中。  能夠將這些數字頭尾相連，想象成一個閉合的環形。

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　　　　-  如今咱們將object一、object二、object三、object4四個對象經過特定的Hash函數計算出對應的key值，而後散列到Hash環上。

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　　　　- 在採用一致性哈希算法的分佈式集羣中將新的機器加入。

　　　　- 其原理是經過使用與對象存儲同樣的Hash算法將機器也映射到環中，而後以順時針的方向計算，將全部對象存儲到離本身最近的機器中。 

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　　　　-  經過上圖能夠看出對象與機器處於同一哈希空間中，這樣按順時針轉動object1存儲到了節點1中

　　　　- object3存儲到了節點2中

　　　　- object二、object4存儲到了節點3中。

　　　　- 在這樣的部署環境中，hash環是不會變動的，所以，經過算出對象的hash值就能快速的定位到對應的機器中，這樣就能找到對象真正的存儲位置了。

 

五：問題解答

　　- 如何解決單個節點壓力過大的問題？

　　　　- 在 一致哈希算法中，提出了虛擬節點的概念，既一個機器能夠經過 哈希 算法，映射至多個節點。以解決單個節點的壓力問題