典型的应用场景是：有N台服务器提供缓存服务，需要对服务器进行负载均衡，将请求平均分发到每台服务器上，每台机器负责1/N的服务。
常用的算法是对hash结果取余数 (hash() mod N )：对机器编号从0到N-1，按照自定义的 hash()算法，对每个请求的hash()值按N取模，得到余数i，然后将请求分发到编号为i的机器。但这样的算法方法存在致命问题，如果某一台机器宕机，那么应该落在该机器的请求就无法得到正确的处理，这时需要将当掉的服务器从算法从去除，此时候会有(N-1)/N的服务器的缓存数据需要重新进行计算;如果新增一台机器，会有N /(N 1)的服务器的缓存数据需要进行重新计算。
一致性哈希算法(Consistent Hashing Algorithm)是一种分布式算法，常用于负载均衡。Memcached client也选择这种算法，解决将key-value均匀分配到众多Memcached server上的问题。它可以取代传统的取模操作，解决了取模操作无法应对增删Memcached Server的问题(增删server会导致同一个key,在get操作时分配不到数据真正存储的server，命中率会急剧下降)。
简单来说，一致性哈希将整个哈希值空间组织成一个虚拟的圆环，如假设某哈希函数H的值空间为0 - (2^32)-1（即哈希值是一个32位无符号整形）
以下是自己总结的：
不带虚拟节点的一致性hash算法流程
1、定义一个服务器列表信息；
2、将服务器列表计算出hash值，并添加到map中（或者redis中）；
3、计算出key值得hash值；
4、在map中取出大于此hash值得列表；
5、如果有则顺时针取出离node最近节点的服务器；
6、如果没有则取出map中第一个节点即可；
7、完毕；
代码如下：
代码语言：javascript复制//待添加入Hash环的服务器列表
private static String[] servers = { "192.168.0.1:8080", "192.168.0.2:8080",
"192.168.0.3:8080", "192.168.0.4:8080", "192.168.0.5:8080" };
//key表示服务器的hash值，value表示服务器
private static SortedMap<Integer, String> sortedMap = new TreeMap<Integer, String>();
//程序初始化，将所有的服务器放入sortedMap中
static {
for (int i=0; i<servers.length; i ) {
int hash = getHash(servers[i]);
System.out.println("[" servers[i] "]加入集合中, 其Hash值为" hash);
sortedMap.put(hash, servers[i]);
}
System.out.println();
}
//得到应当路由到的结点
private static String getServer(String key) {
//得到该key的hash值
int hash = getHash(key);
//得到大于该Hash值的所有Map
SortedMap<Integer, String> subMap = sortedMap.tailMap(hash);
if(subMap.isEmpty()){
//如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始
Integer i = sortedMap.firstKey();
//返回对应的服务器
return sortedMap.get(i);
}else{
//第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点
Integer i = subMap.firstKey();
//返回对应的服务器
return subMap.get(i);
}
}
//使用FNV1_32_HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别
private static int getHash(String str) {
final int p = 16777619;
int hash = (int) 2166136261L;
for (int i = 0; i < str.length(); i )
hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
hash = hash << 13;
hash ^= hash >> 7;
hash = hash << 3;
hash ^= hash >> 17;
hash = hash << 5;
// 如果算出来的值为负数则取其绝对值
if (hash < 0)
hash = Math.abs(hash);
return hash;
}
public static void main(String[] args) {
String[] keys = {"香蕉", "菠萝", "蜂蜜"};
for(int i=0; i<keys.length; i )
System.out.println("[" keys[i] "]的hash值为" getHash(keys[i])
", 被路由到结点[" getServer(keys[i]) "]");
}带虚拟接待的一致性hash算法流程
1、先把原始的服务器添加到真实结点列表中；
2、再添加虚拟节点，遍历LinkedList使用foreach循环效率会比较高；
3、得到该key的hash值；
4、得到大于该Hash值的所有Map；
5、如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始；
6、如果有则第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点
7、返回对应的服务器；
8、virtualNode虚拟节点名称要截取一下；
9、结束
代码如下:
代码语言：javascript复制
//待添加入Hash环的服务器列表
private static String[] servers = {"192.168.0.1:8080", "192.168.0.2:8080", "192.168.0.3:8080",
"192.168.0.4:8080", "192.168.0.5:8080"};
//真实结点列表,考虑到服务器上线、下线的场景，即添加、删除的场景会比较频繁，这里使用LinkedList会更好
private static List<String> realNodes = new LinkedList<String>();
//虚拟节点，key表示虚拟节点的hash值，value表示虚拟节点的名称
private static SortedMap<Integer, String> virtualNodes = new TreeMap<Integer, String>();
//虚拟节点的数目，这里写死，为了演示需要，一个真实结点对应5个虚拟节点
private static final int VIRTUAL_NODES = 5;
static{
//先把原始的服务器添加到真实结点列表中
for(int i=0; i<servers.length; i )
realNodes.add(servers[i]);
//再添加虚拟节点，遍历LinkedList使用foreach循环效率会比较高
for (String str : realNodes){
for(int i=0; i<VIRTUAL_NODES; i ){
String virtualNodeName = str "&&VN" String.valueOf(i);
int hash = getHash(virtualNodeName);
System.out.println("虚拟节点[" virtualNodeName "]被添加, hash值为" hash);
virtualNodes.put(hash, virtualNodeName);
}
}
System.out.println();
}
//使用FNV1_32_HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别
private static int getHash(String str){
final int p = 16777619;
int hash = (int)2166136261L;
for (int i = 0; i < str.length(); i )
hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
hash = hash << 13;
hash ^= hash >> 7;
hash = hash << 3;
hash ^= hash >> 17;
hash = hash << 5;
// 如果算出来的值为负数则取其绝对值
if (hash < 0)
hash = Math.abs(hash);
return hash;
}
//得到应当路由到的结点
private static String getServer(String key){
//得到该key的hash值
int hash = getHash(key);
// 得到大于该Hash值的所有Map
SortedMap<Integer, String> subMap = virtualNodes.tailMap(hash);
String virtualNode;
if(subMap.isEmpty()){
//如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始
Integer i = virtualNodes.firstKey();
//返回对应的服务器
virtualNode = virtualNodes.get(i);
}else{
//第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点
Integer i = subMap.firstKey();
//返回对应的服务器
virtualNode = subMap.get(i);
}
//virtualNode虚拟节点名称要截取一下
if(!StringUtils.isEmpty(virtualNode)){
return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
}
return null;
}
public static void main(String[] args){
String[] keys = {"香蕉", "菠萝", "蜂蜜"};
for(int i=0; i<keys.length; i )
System.out.println("[" keys[i] "]的hash值为"
getHash(keys[i]) ", 被路由到结点[" getServer(keys[i]) "]");
}
如有疑问，请留言，我会一一解答。
