最通俗易懂的一致性哈希算法原理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了最通俗易懂的一致性哈希算法原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
怕什么真理无穷
进一步有近一步的欢喜
当我们的系统还是一个非常小的时候，对于用户的请求我们直接访问数据库就好了。当访问量到了一定数量的时候，我们使用缓存服务器，缓存一部分热数据来减轻数据库的压力，这便是最原始的阶段。
网站发展到一定规模后，并发量上来了，我们通过使用nginx的反向代理对我们的应用服务器做负载均衡，同时需要缓存服务的高可用，以免防止出现缓存雪崩等问题，造成数据库宕机，从而影响整个系统的可用性。这时候我们可以采用主从复制，或者是读写分离来提升缓存服务的可用性。
但是，当我们的系统越来越大，需要缓存的数据越来越多的时候，就会遇到缓存不够用，被撑爆的情况。同时如果我们无脑的通过扩充内存容量（甚至TB级别以上）来解决缓存不够用的情况，可能会出现性能越来越慢的情况。此时我们就需要采用分库分表策略，把我们的缓存数据，均分到不同的缓存服务器，从而避免单节点服务器内存过大的情况。
Redis集群
使用Hash的集群
为了系统高可用，我们构建了redis主从复制；为了提升响应速率，我们对redis进行了分库分表。
假设现在有8台redis服务，4台master，4台slave，构成的redis集群（如上图）。我们现在我们要缓存一个用户，key是用户id，value是用户的信息。假设用户id=1234，1234%4=2我们就把这条用户的信息存放到第二台服务器上面。当我们需要读取缓存的时候，同样根据用户id=1232求一次哈希值，得到结果2，从第二台服务器上面获取数据。
这样似乎解决问题了，但是又有新的问题产生了。当我们需要扩容我们的集群，或者缩容的时候，我们想一下，我们以前id=1234的用户信息在第二台服务器上存着，当服务器增加到5台的时候，我们获取用户信息求哈希值1234%5=4，这时候就出大问题了，因为哈希因子的改变，我们id=1234的用户信息明明存放在第二台服务器，但是现在变成第四台了，我们所有节点存放的数据都没用了，自己手写过HashMap的人肯定明白，这时候需要对所有的数据重新求一次哈希值。但是我们线上缓存系统可不能这么玩，让缓存服务重新计算哈希值，肯定需要花费一定时间，少了缓存系统，大量的请求到了数据库，就会发生缓存雪崩。
所以为了不让这种事情发生，一致性哈希算法就诞生啦！
一致性Hash
一致性Hash也是基于模运算，只是和刚才的模运算有所不同。不是针对节点数量进行取模，而是针对232-1 进行取模，什么意思？就是将整个哈希空间想象成一个虚拟圆环，圆环顺时针从0开始到232-1结束，我们称这个圆环为哈希环，如下图：
接下来对服务器IP或者主机名作为关键字进行哈希取模，这样就能在哈希环上定位每台机器的位置
现在我们要插入一个Key-Value键值对，首先求出key的hash code然后进行模运算，这样就能定位这个key在哈希环上的位置，如果当前位置没有node服务器，那么我们就顺时针寻找，遇到的第一个节点，就是我们数据所对应的服务器。
一致性哈希的容错性
现在我们假设我们的node1挂掉了，但是我们的node2，node3，node4并不会收到影响，而key1只会被重新定位到node2上面。所以对于一致性哈希算法来说，如果其中一个节点出现故障，受影响的只是该节点的后一个节点node2。
一致性哈希的扩展性
如果我们要新添加一台服务器nodeX，计算出哈希值后，发现它的位置在node2和node3之间。那么受影响的只有新增节点的前一个节点node3（我们需要重新增加缓存到新的nodeX）而其他的节点都不会受影响。
哈希环数据倾斜
上面的4个节点都是相对完美的情况下，把哈希节点较为均等的分成了4等分。但是如果求出的哈希值不均等，某些节点的位置隔得很近，大量的数据就会集中到某一台服务器，如下图
这种情况下，大量的节点定位到了node4这台服务器上面，极少的数据定位到node2或node3，造成了数据数据像node4上倾斜。一致性哈希算法为了数据倾斜，引入了虚拟节点，针对每个节点计算出多个哈希节点，均匀的分布到哈希环上面
比如现在的node1，node2，node3，node4，我们可以将关键字（服务器IP或者主机名）后面加上版本号。例如nodeA#1、nodeA#2、nodeB#1、nodeB#2意思类推。定位算法不变，只是多了异步虚拟节点映射，虽然定位到nodeA#1或nodeA#2节点，但是最终会映射到node1。
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