《架构师训练营》第五周命题作业

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发布于: 2020 年 07 月 08 日

一、基本思路缓存服务器节点（CacheServerNode），用来模拟从缓存服务器获取缓存数据的行为。
缓存服务器集群（CacheServerNodeGroup），用来创建和管理服务器节点。同时这个服务器集群类组合了负载均衡器的功能，用来命中服务器节点。考虑到真实场景中方便扩容、缩容，这里使用环形单项链表存储缓存服务器节点。
负载均衡器（LoadBalancer），考虑到命中节点的算法会对系统的性能影响很大，这里把负载均衡器设计为一个接口，支持替换成不同的负载均衡算法的实现。
二、具体代码实现（Go 语言）2.1 缓存服务器节点（CacheServerNode）       为了模拟真是服务器的场景，缓存服务器启动后会在创建一个协程和一个用于和协程通信的 channel。在协程内循环阻塞等待从 channel 读取数据然后记录到计数器上面，直到 channel 关闭，协程才会结束循环然后退出。节点提供了以下功能：
启动、停止缓存服务器节点
从缓存服务器节点获取数据（计数器加1）
type CacheServerNode struct {
	Next       *CacheServerNode
	Name       string
	Hash       uint32
	ReadCount  int
	ServerChan chan string
	isRunning  bool
}
func (node *CacheServerNode) Get(key string) {
	node.ReadCount++
	fmt.Printf("CacheServerNode: %s, key: %s, current read count: %d\n", node.Name, key, node.ReadCount)
}
func (node *CacheServerNode) Start() error {
	if node.isRunning {
		return errors.New(fmt.Sprintf("CacheServerNode: %s already started!", node.Name))
	}
	go func(n *CacheServerNode) {
		for true {
			select {
			case key, ok := <-n.ServerChan:
				if !ok {
					return
				}
				n.Get(key)
			}
		}
	}(node)
	return nil
}
func (node *CacheServerNode) Stop() {
	fmt.Printf("Cache CacheServerNode: %s\t, CacheServerNode Hash: %d\t, ReadCount: %d\n", node.Name, node.Hash, node.ReadCount)
	close(node.ServerChan)
}
2.2 负载均衡器接口（LoadBalancer）
type LoadBalancer interface {
	HitNode(nodes []*CacheServerNode, hash uint32) (*CacheServerNode, error)
}
2.3 缓存服务器集群（CacheServerNodeGroup）缓存服务器集群提供了以下功能：
启动、停止集群中的所有服务器
读取数据（通过负载均衡器命中的缓存服务器节点读取）
计算数据分布标准差
type CacheServerNodeGroup struct {
	Selector        LoadBalancer
	CacheNodesCycle *CacheServerNode
	CacheNodes      []*CacheServerNode //为了支持二分查找算法
	NodeCount       int
	Hasher          hash.Hash32
}
func (ng *CacheServerNodeGroup) Get(key string) {
	ng.Hasher.Reset()
	_, _ = ng.Hasher.Write([]byte(key))
	if node, err := ng.Selector.HitNode(ng.CacheNodes, ng.Hasher.Sum32()); err == nil {
		node.Get(key)
	}
}
func (ng *CacheServerNodeGroup) Boot() {
	treeWalk(ng.CacheNodesCycle, func(node *CacheServerNode) {
		if err := node.Start(); err != nil {
			panic(err)
		}
	})
}
func (ng *CacheServerNodeGroup) Down() {
	treeWalk(ng.CacheNodesCycle, func(node *CacheServerNode) {
		node.Stop()
	})
}
func (ng *CacheServerNodeGroup) KeyHitStandardDeviation() int64 {
	totalKeys := 0
	treeWalk(ng.CacheNodesCycle, func(node *CacheServerNode) {
		totalKeys += node.ReadCount
	})
	average := totalKeys / ng.NodeCount
	var squaredDifference int64
	treeWalk(ng.CacheNodesCycle, func(node *CacheServerNode) {
		squaredDifference += int64(node.ReadCount-average) * int64(node.ReadCount-average)
	})
	return int64(math.Sqrt(float64(squaredDifference / int64(ng.NodeCount))))
}
2.4 客户端代码
func main() {
	loadBalancer := &consistences.SimpleLoadBalancer{}
	ng := consistences.NewCacheNodeGroup(CacheNodeCount, crc32.NewIEEE(), loadBalancer)
	ng.Boot()
	for i := 0; i < KeyCount; i++ {
		key := RandStringKey(KeyLength)
		ng.Get(key)
	}
	ng.Down()
	fmt.Printf("Standard Deviation: %d\n", ng.KeyHitStandardDeviation())
}
三、运行结果
CacheServerNode: CacheNode-1     Node Hash: 16415915     ReadKeyCount: 3747
CacheServerNode: CacheNode-5     Node Hash: 127383730    ReadKeyCount: 26054
CacheServerNode: CacheNode-9     Node Hash: 237106329    ReadKeyCount: 25313
CacheServerNode: CacheNode-4     Node Hash: 1888520228   ReadKeyCount: 385058
CacheServerNode: CacheNode-8     Node Hash: 2032583695   ReadKeyCount: 33244
CacheServerNode: CacheNode-2     Node Hash: 2582850833   ReadKeyCount: 127590
CacheServerNode: CacheNode-6     Node Hash: 2661214472   ReadKeyCount: 18359
CacheServerNode: CacheNode-7     Node Hash: 3919174046   ReadKeyCount: 293228
CacheServerNode: CacheNode-3     Node Hash: 4008975751   ReadKeyCount: 21082
CacheServerNode: CacheNode-0     Node Hash: 4294967295   ReadKeyCount: 66325
﻿
Standard Deviation: 125758
﻿

发布于: 2020 年 07 月 08 日阅读数: 48

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/8b6987532b86beb1f56d08f15】。未经作者许可，禁止转载。

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一、基本思路

二、具体代码实现（Go 语言）

2.1 缓存服务器节点（CacheServerNode）

2.2 负载均衡器接口（LoadBalancer）

2.3 缓存服务器集群（CacheServerNodeGroup）

2.4 客户端代码

三、运行结果

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