在服务器数量不发生改变时,普通的Hash分布可以很好地运作。当服务器的数量发生改变时,问题就出来了,试想,增加一台服务器时,同一个key经过Hash之后,与服务器取模的结果跟没增加服务器之前的结果会不一样,这就导致之前保存的数据丢失。为了把丢失的数据减少到最少,可以采用一致性hash算法。
一致性hash算法分为6个步骤:
步骤1:
将一个32位整数0~2^32 -1想象成一个环,将0作为圆环的头,2^32 -1作为圆环的尾,把它连接起来。当然这只是想象。
步骤2:
通过Hash函数把key处理成整数。
function mHash($key){ $md5 = substr(md5($key),0,8); $seed = 31; $hash = 0; for($i = 0; $i < 8; $i++){ $hash = $hash*$seed + ord($md5{$i}); $i++; } return $hash & 0x7FFFFFFF; } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 $key1 = mHash("key1"); $key2 = mHash("key2"); $key3 = mHash("key3"); $key4 = mHash("key4"); 1 2 3 4把key处理成整数后,就可以在环中找到一个位置与之对应,如下图
步骤3:
把memcached群映射到环上,使用Hash函数处理服务器所使用的IP地址。
假如有3台服务器,分别使用IP(127.0.0.1),IP(127.0.0.2),IP(127.0.0.3),使用下面的方法映射到环上。
$server1 = mHash("127.0.0.1"); $server2 = mHash("127.0.0.2"); $server3 = mHash("127.0.0.3"); 1 2 3
步骤4:把数据映射 到服务器上
沿着环顺时针方向的key出发,知道遇到下一个服务器为止,把key对应的数据保存到这个服务器上。根据上面的方法,key4和key3保存到server2上,key2保存到server1上,key1保存到server3上。
步骤5:移除服务器
考虑一下,如果server2服务器崩溃了,那么受最大影响的仅是沿着server2逆时针出发直到下一个服务器之间的数据,也就是映射到server2上的那些数据。然后依照规则,将server2服务器上的数据移植下一个服务器上即可。
在上例中,需要进行变动的有key3和key4对应的数据,把这些数据重新映射到server1上即可。
步骤6:添加服务器。
再考虑一下,如果要添加一个服务器server4,用之前的方法把它映射到key3和key4之间,这时受到的影响是沿着server4逆时针出发直至遇到下一个服务器之间的数据,把这些数据重新映射到server4上即可。
在这里仅需要变动的只有key4对应的数据,将其重新映射到server4上即可。
使用PHP实现一致性Hash分布算法的代码如下:(注:个人理解所编写,并不权威)