一致性哈希算法

未完待续

一、引出

假设有 100W 的数据,100 个存储节点,如何分配呢?
通常的方法是哈希,数据存储到第 hash(key)\%100 个节点上。
可是,当新增或删除节点时,需要对所有的数据重新映射,可能发生大规模的数据迁移。这对于分布式系统而言,是一个很严重的问题。

一致性哈希算法就是为了解决这个问题产生的,即『当slot数发生变化时,能够尽量少的移动数据』

维基百科:一致哈希是一种特殊的哈希算法。在使用一致哈希算法后,哈希表槽位数(大小)的改变平均只需要对 K/n个关键字重新映射,其中K是关键字的数量, n是槽位数量。然而在传统的哈希表中,添加或删除一个槽位的几乎需要对所有关键字进行重新映射。

二、实现

基本实现

实现原理:
1)将 0~最大正整数形成一个环
2)计算每个节点的哈希值,即 hash(node),并落入环上某个位置
3)计算数据的哈希值,即 hash(key),并落入环上某个位置。
4)数据在环上的位置顺时针找离它最近的节点,作为该数据的存储节点

可理解成:每个节点负责某个范围内的哈希值的数据。比如,当哈希值在 [hash(node1), hash(node2)] 内的数据,落入 node2。

插图(构建环),参考文献[1][3]

当节点变化,仅影响该节点顺时针方向的下一个节点,具体情况如下:

  • 当删除一个节点时,该节点上的数据迁移到该节点顺时针方向的下一节点上
  • 当新增一个节点时,该节点顺时针方向的下一节点部分数据迁移到该节点上。

插图(删除/新增节点),参考文献[1][3]

改进一:加入虚拟节点

目的:为了使得每个节点的负载尽量均衡

参考文献

[1] 一致性Hash原理_憧憬的专栏-CSDN博客
[2] 一致性哈希算法的理解与实践 | Yikun
[3] 一致性hash算法及java实现Java青鱼入云的博客-CSDN博客

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