第五周作业

package week5;
import cn.hutool.core.util.HashUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;
/**
 * @program: GeekTest
 * @description: 一致性hash实现
 * @author: Meow_Young
 * @created: 2020/10/24 23:17
 */
public class ConsistentHash {
    /**
     * 服务器列表
     */
    public static String[] servers = {"192.168.0.0:111", "192.168.0.1:111", "192.168.0.2:111", "192.168.0.3:111", "192.168.0.4:111",
            "192.168.0.5:111", "192.168.0.6:111", "192.168.0.7:111", "192.168.0.8:111", "192.168.0.9:111"};
    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>();
    /**
     * 一个真实结点对应的虚拟节点
     */
    private static final int VIRTUAL_NODES = 100;
    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
     */
    public static int getHash(String str){
        return HashUtil.fnvHash(str);
    }
    /**
     * 得到应当路由到的结点
     */
    public 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(StrUtil.isNotBlank(virtualNode)){
            return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
        }
        return null;
    }
    public static void main(String[] args){
        String[] keys = {"1024", "程序员节", "加班","赶作业"};
        for (String key : keys) {
            System.out.println("[" + key + "]的hash值为" +
                    getHash(key) + ", 被路由到结点[" + getServer(key) + "]");
        }
    }
}

package week5;
import java.util.Arrays;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
/**
 * @program: GeekTest
 * @description: 测试 100 万 KV 数据，10 个服务器节点的情况下，
 * 计算这些 KV 数据在服务器上分布数量的标准差，以评估算法的存储负载不均衡性。
 * @author: Meow_Young
 * @created: 2020/10/24 23:53
 */
public class Test {
    /**
     * 计算标准方差
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static double calcStd(Integer[] array) {
        double avg = Arrays.stream(array).mapToInt(Integer::intValue).average().orElse(0d);
        double avgStd =
                Arrays.stream(array).map(count -> Math.pow(count - avg, 2)).mapToDouble(Double::doubleValue).average()
                        .orElse(0d);
        return Math.sqrt(avgStd);
    }
    public static void main(String[] args) {
        int keyNum = 10000;
        Map<String, Integer> serverCount = new TreeMap<>();
        for (String server : ConsistentHash.servers) {
            serverCount.put(server, 0);
        }
        String serverName = "";
        String key = "";
        for (int i = 0; i < keyNum; i++) {
            key = "key" + System.currentTimeMillis();
            serverName = ConsistentHash.getServer(key);
            serverCount.put(serverName, serverCount.get(serverName) + 1);
        }
        Integer[] array = new Integer[serverCount.size()];
        double rs = calcStd(serverCount.values().toArray(array));
        System.out.println("rs = " + rs);
    }
}