一致性哈希算法的优化----关于如何保正在环中增加新节点时，命中率不受影响

 

背景

 

09年初，我们做了一个memcached的智能客户端库，业务只要将这个库链上，就能跟memcached服务器通信。并且实现了一致性哈希的分布式算法，后端memcached服务器可以无限制扩展，而且客户端能对memcached做自动故障转移以及恢复。

我们知道，在没有对数据做冗余存储的情况下，无论是一致性哈希还是求余数分布式算法，在新增或删除memcached节点时，命中率都会不同程度的降低。本文旨在解决当新增memcached节点时，如何保证命中率不变。

 

 

基本原理

 

当新增一个memcached节点时，将该新节点的下一个节点的且属于该新节点的数据迁移过来。

 

上面的这个基本原理读起来可能会比较拗口，容我下面详细说明。

 

 

原理描述

 

如图1所示，假设当前哈希环上有n个memcached节点，记为M1~Mn，存储到这些节点上的数据的有效期都是一致的，记为Te。因此从图1可以看出，从M1到Mk区间的数据均从Mk上存取。比如数据K1，K2，Kn。

         
                  
    

                                                                            图1

当新增节点Mx时，如图2所示。

                  
                     
                   

                                                                              图2

此时数据K1，K2从新节点Mx读取不到的，但节点Mk存储了这些数据，我们需要做的就是将这些数据迁移到新节点Mx。

 

具体做法是：将新加入的节点Mx标记为N（New）状态，表示该节点是新增的。在N状态下读取数据K1的步骤为：

1）从Mx读取数据，如果读取得到，则返回，否则进行2）；

2）从Mk读取数据，如果读取不到，则返回，否则进行3）；

3）将读取到的数据K1写入Mx；

4）将K1从Mk删除；

 

在N状态下，不断进行上面的4个步骤

 

因为数据的有效期是Te，所以在经过Te时间后，Mk上的数据随之自动失效了，此时将Mx标记为O（Old）状态，在O状态下，如果读取不到数据也立即返回，无需再次到它下一个节点尝试读取。