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php一致性hash算法的应用

2019-04-25 06:56:43来源：博客园阅读 ()

阅读这篇博客前首先你需要知道什么是分布式存储以及分布式存储中的数据分片存储的方式有哪些？

分布式存储系统设计（2）—— 数据分片

阅读玩这篇文章后你会知道分布式存储的最优方案是使用一致性hash算法实现，至于什么是一致性hash算法可以看这里

一致性 hash 算法（ consistent hashing ）

好啦，如果你能看到这里的话说明你已经知道什么是一致性hash算法并且知道了它是用来做什么的啦！下面看下如果使用php代码实现hash一致性算法吧

<?php
/**
 * 一致性hash分布式算法
 * @param $key
 * @return int
 * 实现步骤
 * 1.先将0~ 是32位最大带符号整数（0x7FFFFFFF） 想象成一个闭环
 * 2.将服务器列表通过hash算法分布在 圆环之中
 * 3.将key值也分布在圆环之中
 * 4.通过_isSorted判断服务器是否需要进行倒序排序 排序后遍历服务器 找到最近的服务器 返回
 * hash算法是不保证平衡的 为了尽量保证平衡性 我们应该加入虚拟节点数 将一个服务器节点虚拟化成为多个 较大程度上保证了平衡性
 */
class FlexiHash{
    private $_serverList = array();
    private $_isSorted = false;
    private $_virtual_node_num = 20;//虚拟节点数 服务器越少 增加的虚拟节点数应该越多
    //通过hash算法返回一个整数值
    protected function myHash($key){
        $md5 = substr(md5($key),0,8);
        $seed = 31; //种子值
        $hash=0;
        for($i=0;$i<8;$i++){
            $hash = $hash*$seed+ord($md5{$i}); //ord 返回ascii值
            $i++;
        }
        return $hash&0x7FFFFFFF; //0x7FFFFFFF表示最大值
    }
    //添加服务器
    function addServer($server){
        $hash =$this->myHash($server. '#1');
        if(!isset($this->_serverList[$hash])) {
            for ($i = 1; $i <= $this->_virtual_node_num; $i++) {
                $hash = $this->myHash($server . '#' . $i);
                $this->_serverList[$hash] = $server;
            }
        }
        $this->_isSorted = false;
        return true;
    }
    //删除服务器
    function removeServer($server){
        for ($i = 1; $i <= $this->_virtual_node_num; $i++) {
            $hash = $this->myHash($server . '#' . $i);
            unset($this->_serverList[$hash]);
        }
        $this->_isSorted = false;
        return true;
    }
    //获取服务器
    function lookup($key){
        $hash =$this->myHash($key);
        if(!$this->_isSorted){
            krsort($this->_serverList,SORT_NUMERIC);
            $this->_isSorted = true;
        }
        foreach($this->_serverList as $pos=>$server){
            if($hash >= $pos) return $server;
        }
        return end($this->_serverList);
    }
    public function getServerList(){
        krsort($this->_serverList,SORT_NUMERIC);
        return $this->_serverList;
    }
}
//demo test
$hserver = new FlexiHash();
//添加服务器
$hserver->addServer('192.168.1.1');
$hserver->addServer('192.168.1.2');
$hserver->addServer('192.168.1.3');
$hserver->addServer('192.168.1.4');
$hserver->addServer('192.168.1.5');
$key1='Key1111';
$key2='Key2222';
$key2='Key3333';
$key2='Key4444';
$key2='Key5555';
$key2='Key6666';
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key1).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key2).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key3).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key4).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key5).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key6).PHP_EOL;
echo "================================================".PHP_EOL;
//移除服务器 key值将自动转义到下一台服务器
$hserver->removeServer('192.168.1.4');
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key1).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key2).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key3).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key4).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key5).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key6).PHP_EOL;
echo "================================================".PHP_EOL;
//恢复故障服务器 key值将恢复原来服务器
$hserver->addServer('192.168.1.4');
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key1).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key2).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key3).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key4).PHP_EOL;
echo "save key1 in server: ".$hserver->lookup($key5).PHP_EOL;
echo "save key2 in server: ".$hserver->lookup($key6).PHP_EOL;