架构师训练营 -W5-20200708

package hash;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;



public class ConsistentHashWithVirtualNode {
    //待添加入Hash环的服务器列表
    private static String[] servers = {"192.168.0.0", "192.168.0.1", "192.168.0.2",
            "192.168.0.3", "192.168.0.4", "192.168.0.5", "192.168.0.6", "192.168.0.7",
            "192.168.0.8", "192.168.0.9"};

    //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<>();

    //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 = 1000;

    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
    public 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.isNotBlank(virtualNode)){
            return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
        }

        return null;
    }

}

package hash;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class ConsistentHashTest {
    //标准方差
    public static double getstd(Map<String,Integer> objectnodes){
        double sum = 0;
        int cnt = 0;
        for(Map.Entry<String,Integer> entry : objectnodes.entrySet()){
            sum += entry.getValue();
            cnt++;
        }
        double average  = sum/cnt;
        int total = 0;
        for(Map.Entry<String,Integer> entry : objectnodes.entrySet()){
            total += (entry.getValue() - average) *(entry.getValue() - average);
        }
        double standardDeviation = Math.sqrt(total/cnt);

        return standardDeviation;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Map<String, Integer> objectNodes = new HashMap<>();

        ConsistentHashWithVirtualNode nodes = new ConsistentHashWithVirtualNode();

        for (int i = 1; i <= 1000000; i++) {
            String nodeIp = nodes.getServer(Integer.toString(i));
            Integer count = objectNodes.getOrDefault(nodeIp, 0);
            objectNodes.put(nodeIp, count + 1);
        }

        for(Map.Entry<String, Integer> entry : objectNodes.entrySet()){
            long percent = (100 * entry.getValue() / 1000000);
            System.out.println("IP=" + entry.getKey() + ": RATE=" + percent + "%");
        }

        //计算标准方差
        System.out.println("标准方差为:"+getstd(objectNodes));
    }

}