什么是一致性hash

一致性哈希算法(Consistent Hashing Algorithm)是一种分布式算法，常用于负载均衡。Memcached client也选择这种算法，解决将key-value均匀分配到众多Memcached server上的问题。它可以取代传统的取模操作，解决了取模操作无法应对增删Memcached Server的问题(增删server会导致同一个key,在get操作时分配不到数据真正存储的server，命中率会急剧下降)

一致性哈希将整个哈希值空间组织成一个虚拟的圆环，如假设某哈希函数H的值空间为0-2^32-1（即哈希值是一个32位无符号整形）

整个空间按顺时针方向组织，0和232-1在零点中方向重合。

一致性hash有什么用

一致性hash算法常用于分布式缓存服务，把所有的服务节点进行hash，得到hash环上的位置

添加进服务的数据用同样的算法进行hash，然后从hash环上取得大于该hash值的第一个节点，如果没有大于该值的节点，那么就取整个环的第一个节点

存在问题

在节点太少的情况，有可能存在hash偏移。就是节点负载不均衡，大量数据落在其中一个节点上面

解决办法是，在环上面虚拟出足够多的节点，虚拟的节点和实际节点做对应

java代码实现

package com.hj.lock.alg;import java.security.MessageDigest;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.util.*;public class ConsistentHash<T> {    /**     * Hash计算对象，用于自定义hash算法     */    HashFunc hashFunc;    /**     * 复制的节点个数     */    private final int numberOfReplicas;    /**     * 一致性Hash环     */    private final TreeMap<Long, T> hashCircle = new TreeMap<>();    /**     * 构造，使用Java默认的Hash算法     *     * @param numberOfReplicas 复制的节点个数，增加每个节点的复制节点有利于负载均衡     * @param nodes            节点对象     */    public ConsistentHash(int numberOfReplicas, Collection<T> nodes) {        this.numberOfReplicas = numberOfReplicas;        this.hashFunc = ConsistentHash::md5HashingAlg;        //初始化节点        nodes.forEach(node -> add(node));    }    /**     * 增加节点<br>     * 每增加一个节点，就会在闭环上增加给定复制节点数<br>     * 例如复制节点数是2，则每调用此方法一次，增加两个虚拟节点，这两个节点指向同一Node     * 由于hash算法会调用node的toString方法，故按照toString去重     *     * @param node 节点对象     */    public void add(T node) {        for (int i = 0; i < numberOfReplicas; i++) {            hashCircle.put(hashFunc.hash(node.toString() + i), node);        }    }    /**     * 移除节点的同时移除相应的虚拟节点     *     * @param node 节点对象     */    public void remove(T node) {        for (int i = 0; i < numberOfReplicas; i++) {            hashCircle.remove(hashFunc.hash(node.toString() + i));        }    }    /**     * 获得一个最近的顺时针节点     *     * @param key 为给定键取Hash，取得顺时针方向上最近的一个虚拟节点对应的实际节点     * @return 节点对象     */    public T get(Object key) {        if (hashCircle.isEmpty()) {            return null;        }        long hash = hashFunc.hash(key);        hash = nextHash(hash);        //正好命中        return hashCircle.get(hash);    }    public Long nextHash(Long hash) {        if (!hashCircle.containsKey(hash)) {            Long next = hashCircle.higherKey(hash + 1);//返回下一个hash值            hash = next == null ? hashCircle.firstKey() : next;        }        return hash;    }    /**     * 使用MD5算法     *     * @param key     * @return     */    private static long md5HashingAlg(Object key) {        MessageDigest md5 = null;        try {            md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");            md5.reset();            String str = key.toString();            md5.update(str.getBytes());            byte[] bKey = md5.digest();            long res = ((long) (bKey[3] & 0xFF) << 24) | ((long) (bKey[2] & 0xFF) << 16) | ((long) (bKey[1] & 0xFF) << 8) | (long) (bKey[0] & 0xFF);            return res;        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {            e.printStackTrace();        }        return 0l;    }    /**     * 使用FNV1hash算法     *     * @param key     * @return     */    private static long fnv1HashingAlg(Object key) {        final int p = 16777619;        int hash = (int) 2166136261L;        String str = key.toString();        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;        return hash;    }    /**     * Hash算法对象，用于自定义hash算法     */    public interface HashFunc {        public Long hash(Object key);    }    public static void main(String[] args) {        List<String> nodes = new ArrayList<>();        System.out.println("--添加节点 ABC");        nodes.add("A");        nodes.add("B");        nodes.add("C");        ConsistentHash<String> chash = new ConsistentHash(1, nodes);        System.out.println(chash.get("test1"));        System.out.println(chash.get("aest2"));        System.out.println(chash.get("dest3"));        System.out.println("--添加节点 D");        chash.add("D");        System.out.println(chash.get("test1"));        System.out.println(chash.get("aest2"));        System.out.println(chash.get("dest3"));        for (Iterator<Map.Entry<Long, String>> it = chash.hashCircle.entrySet().iterator(); it.hasNext(); ) {            Map.Entry<Long, String> entry = it.next();            Long k = entry.getKey();            System.out.println(k + ":" + entry.getValue());            System.out.println(Math.abs(chash.nextHash(k + 1) - k));        }    }}

以上代码输出值：

--添加节点 ABCCCA--添加节点 DDCA748451404:B10816119161830063320:A15425661983372629518:D4919858063864615324:C3116163920