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架构师训练营第五周作业

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发布于: 2020 年 10 月 24 日

一、用你熟悉的编程语言实现一致性 hash 算法。

参考地址 https://blog.csdn.net/flyfeifei66/article/details/82458618

package hash;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
/**
* 带虚拟节点的一致性Hash算法
*/
public class ConsistentHashingWithoutVirtualNode {
//待添加入Hash环的10台服务器列表
private static String[] servers = {"192.168.0.0:8080", "192.168.0.1:8080", "192.168.0.2:8080",
"192.168.0.3:8080", "192.168.0.4:8080", "192.168.0.5:8080", "192.168.0.6:8080" ,
"192.168.0.7:8080", "192.168.0.8:8080", "192.168.0.9:8080"};
//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<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>();
//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150个虚拟节点
private static final int VIRTUAL_NODES = 150;
//虚拟节点名称分隔符
private static final String SPLIT = "#";
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 + SPLIT + 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
private 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(StringUtils.isNotBlank(virtualNode)){
return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf(SPLIT));
}
return null;
}
public static void main(String[] args){
//计算命中次数,初始化服务器列表
Map<String,Integer> servers= new HashMap<>();
for(int i=0; i<servers.length; i++)
servers.put(servers[i],0);
//100万测试数据
for(long i=0; i<1000000; i++)
{
String serverName=getServer(String.valueOf(i));
int value=servers.get(serverName);
servers.put(serverName, value+1);
System.out.println("[测试用例" + String.valueOf(i) + "]的hash值为" +
getHash(String.valueOf(i)) + ", 被路由到结点[" + serverName + "]");
}
System.out.println("=========================");
for (Entry<String, String> entry : servers.entrySet()) {
String key = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
System.out.println(key + " 数量 " + value);
}
System.out.println("=========================");
}
}

二、根据当周学习情况,完成一篇学习总结

本周主要从 分布式缓存、消息队列、负载均衡 三个方面对架构的技术背景及原理进行了学习。

1、分布式缓存

  • 适用范围:在提高性能过程中,采用空间换时间最常用的方法

  • 判断指标:命中率

  • 缓存分类:缓存代理、反向缓存代理、CDN

  • 缓存模型:通读缓存、旁路缓存

  • 使用技巧:缓存命中(一致性hash算法)、缓存雪崩(缓存预热)、缓存穿透(预置null)

2、消息队列

  • 适用范围:采用异步替换同步的方法,减低系统耦合,提高系统吞吐和稳定性最有效的方法

  • 实例:事件驱动架构

3、负载均衡

  • 适用范围:提高系统稳定性和系统性能最常用的方法,使用多个相同的服务器替代单个服务器对外提供服务

  • 使用方式:HTTP重定向、DNS负载均衡、反向代理、IP负载均衡、数据链路层负载均衡

  • 常用算法:轮询、加权轮询、随机、最少连接、源地址散列(最常用)

  • 使用技巧:应用服务器集群的 Session 管理(复制、绑定、Cookie记录、Session服务器集中管理)



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十五年电子政务老兵

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