架构师训练营第五周作业
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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