浅谈一致性hash
相信做过互联网应用的都知道,如何很好的做到横向扩展,其实是个蛮难的话题,缓存可横向扩展,如果采用简单的取模,余数方式的部署,基本是无法做到后期的扩展的,数据迁移及分布都是问题,举个例子:
假设采用取模的方式来实现的分布式缓存,缓存节点为10个,这时候所有的缓存分布在10个节点上,任意一个节点down掉都会导致其他的缓存需要重新分布,从而会让所有缓存失效,这种在互联网应用上基本上是绝不允许出现的,那么如何来解决这个问题呢?!
一般目前互联网上的很多开源应用都是在客户端采用一致性hash来实现分布的,一致性hash又称环状hash,任意一节点出现问题不会影响全局数据有效性,具体的原理可以参考这里:一致哈希
下面简单贴出一致性hash的java实现参考:
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder; /**
* This is a very fast, non-cryptographic hash suitable for general hash-based
* lookup. See http://murmurhash.googlepages.com/ for more details.
* <p/>
* <p>
* The C version of MurmurHash 2.0 found at that site was ported to Java by
* Andrzej Bialecki (ab at getopt org).
* </p>
*/
public class MurmurHash implements Hashing {
/**
* Hashes bytes in an array.
*
* @param data
* The bytes to hash.
* @param seed
* The seed for the hash.
* @return The 32 bit hash of the bytes in question.
*/
public static int hash(byte[] data, int seed) {
return hash(ByteBuffer.wrap(data), seed);
} /**
* Hashes bytes in part of an array.
*
* @param data
* The data to hash.
* @param offset
* Where to start munging.
* @param length
* How many bytes to process.
* @param seed
* The seed to start with.
* @return The 32-bit hash of the data in question.
*/
public static int hash(byte[] data, int offset, int length, int seed) {
return hash(ByteBuffer.wrap(data, offset, length), seed);
} /**
* Hashes the bytes in a buffer from the current position to the limit.
*
* @param buf
* The bytes to hash.
* @param seed
* The seed for the hash.
* @return The 32 bit murmur hash of the bytes in the buffer.
*/
public static int hash(ByteBuffer buf, int seed) {
// save byte order for later restoration
ByteOrder byteOrder = buf.order();
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); int m = 0x5bd1e995;
int r = 24; int h = seed ^ buf.remaining(); int k;
while (buf.remaining() >= 4) {
k = buf.getInt(); k *= m;
k ^= k >>> r;
k *= m; h *= m;
h ^= k;
} if (buf.remaining() > 0) {
ByteBuffer finish = ByteBuffer.allocate(4).order(
ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
// for big-endian version, use this first:
// finish.position(4-buf.remaining());
finish.put(buf).rewind();
h ^= finish.getInt();
h *= m;
} h ^= h >>> 13;
h *= m;
h ^= h >>> 15; buf.order(byteOrder);
return h;
} public static long hash64A(byte[] data, int seed) {
return hash64A(ByteBuffer.wrap(data), seed);
} public static long hash64A(byte[] data, int offset, int length, int seed) {
return hash64A(ByteBuffer.wrap(data, offset, length), seed);
} public static long hash64A(ByteBuffer buf, int seed) {
ByteOrder byteOrder = buf.order();
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); long m = 0xc6a4a7935bd1e995L;
int r = 47; long h = seed ^ (buf.remaining() * m); long k;
while (buf.remaining() >= 8) {
k = buf.getLong(); k *= m;
k ^= k >>> r;
k *= m; h ^= k;
h *= m;
} if (buf.remaining() > 0) {
ByteBuffer finish = ByteBuffer.allocate(8).order(
ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
// for big-endian version, do this first:
// finish.position(8-buf.remaining());
finish.put(buf).rewind();
h ^= finish.getLong();
h *= m;
} h ^= h >>> r;
h *= m;
h ^= h >>> r; buf.order(byteOrder);
return h;
} public long hash(byte[] key) {
return hash64A(key, 0x1234ABCD);
} public long hash(String key) {
return hash(SafeEncoder.encode(key));
}
}
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException; public interface Hashing {
public static final Hashing MURMUR_HASH = new MurmurHash();
public ThreadLocal<MessageDigest> md5Holder = new ThreadLocal<MessageDigest>(); public static final Hashing MD5 = new Hashing() {
public long hash(String key) {
return hash(SafeEncoder.encode(key));
} public long hash(byte[] key) {
try {
if (md5Holder.get() == null) {
md5Holder.set(MessageDigest.getInstance("MD5"));
}
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
throw new IllegalStateException("++++ no md5 algorythm found");
}
MessageDigest md5 = md5Holder.get(); md5.reset();
md5.update(key);
byte[] bKey = md5.digest();
long res = ((long) (bKey[3] & 0xFF) << 24)
| ((long) (bKey[2] & 0xFF) << 16)
| ((long) (bKey[1] & 0xFF) << 8) | (long) (bKey[0] & 0xFF);
return res;
}
}; public long hash(String key); public long hash(byte[] key);
}
一致性Hash在分布式应用中使用的很多,memcached,redis等等。
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