PHP で一貫性のあるハッシュアルゴリズムを実装する手順の詳細な説明-PHPチュートリアル-php.cn

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PHP で一貫性のあるハッシュアルゴリズムを実装する手順の詳細な説明

php中世界最好的语言

May 17, 2018 am 11:55 AM

hash php 一貫性

今回は、PHP で一貫性のあるハッシュアルゴリズムを実装する手順について詳しく説明します。PHP で一貫性のあるハッシュアルゴリズムを実装するための注意事項は何ですか?実際のケースを見てみましょう。

整合性ハッシュアルゴリズムは、分散システムで一般的に使用されるアルゴリズムです。なぜこのアルゴリズムを使用する必要があるのでしょうか? 例: 分散ストレージシステムは、サーバーの数が変わらない場合、通常のハッシュ方式を使用してサーバーの総数を剰余化する場合 (key% など)、データを特定のノード (サーバー) に保存する必要があります。サーバーの総数）、期間中にサーバーがダウンした場合、またはサーバーを追加する必要がある場合、問題が発生します。同じキーをハッシュした後、サーバーの合計数を法とした結果は以前の結果とは異なるため、以前に保存したデータが失われます。そこで、Consistent Hash (Consistent Hashing) 分散アルゴリズムが導入されます

データを格納する際には、上図のようにハッシュ関数(md5、sha1など)を使ってリングにマッピングされます。最初にハッシュに従って格納されます。アルゴリズムはキーのハッシュ値を計算し、リング内の位置に対応します。たとえば、k1 の位置は対応する図に示されているとおりです。次に、サーバーノード B を見つけます。時計回りにk1をノードBに格納します。

ノード B がダウンした場合、以下の図に示すように、B 上のデータはノード C に落ちます

このように、影響を受けるのはノード C のみであり、ノード C のデータには損傷は生じません。他のノード A と D。影響。しかし、ここで問題が発生します。これにより、C ノードが過負荷になり、C ノードがダウンタイムを起こしやすくなり、分散が不均一になります。

この問題を解決するために、「仮想ノード」の概念が導入されます。つまり、空のリング上に多数の「仮想ノード」があり、複数の仮想ノードに対応するデータが存在します。リングに沿って時計回りに格納され、その方向に仮想ノードが見つかると、対応する実サーバーノードが見つかります。以下の図に示すように

図では、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2はすべて仮想ノードであり、マシンAはA1とA2のデータをロードし、マシンBはデータをロードします。マシン C は、B1 と B2 のデータをロードして保存します。これらの仮想ノードの数は多く、均等に分散されているため、「雪崩」現象は発生しません。

一貫性のあるハッシュアルゴリズムのPHP実装

インターフェースは以下に示されています

/**
 * 一致性哈希实现接口
 * Interface ConsistentHash
 */
interface ConsistentHash
{
 //将字符串转为hash值
 public function cHash($str);
 //添加一台服务器到服务器列表中
 public function addServer($server);
 //从服务器删除一台服务器
 public function removeServer($server);
 //在当前的服务器列表中找到合适的服务器存放数据
 public function lookup($key);
}

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このインターフェースは、cHash (文字列をハッシュ値に処理する)、addServer (サーバーを追加する)、removeServer (サーバーを削除する)の4つのメソッドをそれぞれ定義します。サーバー)、ルックアップ (データを保存するサーバーを見つける)

以下はこのインターフェースの具体的な実装です

/**
 * 具体一致性哈希实现
 * author chenqionghe
 * Class MyConsistentHash
 */
class MyConsistentHash implements ConsistentHash
{
 public $serverList = array(); //服务器列列表
 public $virtualPos = array(); //虚拟节点的位置
 public $virtualPosNum = 5;  //每个节点对应5个虚节点
 /**
  * 将字符串转换成32位无符号整数hash值
  * @param $str
  * @return int
  */
 public function cHash($str)
 {
  $str = md5($str);
  return sprintf('%u', crc32($str));
 }
 /**
  * 在当前的服务器列表中找到合适的服务器存放数据
  * @param $key 键名
  * @return mixed 返回服务器IP地址
  */
 public function lookup($key)
 {
  $point = $this->cHash($key);//落点的hash值
  $finalServer = current($this->virtualPos);//先取圆环上最小的一个节点当成结果
  foreach($this->virtualPos as $pos=>$server)
  {
   if($point <= $pos)
   {
    $finalServer = $server;
    break;
   }
  }
  reset($this->virtualPos);//重置圆环的指针为第一个
  return $finalServer;
 }
 /**
  * 添加一台服务器到服务器列表中
  * @param $server 服务器IP地址
  * @return bool
  */
 public function addServer($server)
 {
  if(!isset($this->serverList[$server]))
  {
   for($i=0; $i<$this->virtualPosNum; $i++)
   {
    $pos = $this->cHash($server . '-' . $i);
    $this->virtualPos[$pos] = $server;
    $this->serverList[$server][] = $pos;
   }
   ksort($this->virtualPos,SORT_NUMERIC);
  }
  return TRUE;
 }
 /**
  * 移除一台服务器（循环所有的虚节点，删除值为该服务器地址的虚节点）
  * @param $key
  * @return bool
  */
 public function removeServer($key)
 {
  if(isset($this->serverList[$key]))
  {
   //删除对应虚节点
   foreach($this->serverList[$key] as $pos)
   {
    unset($this->virtualPos[$pos]);
   }
   //删除对应服务器
   unset($this->serverList[$key]);
  }
  return TRUE;
 }
}

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それではアルゴリズムをテストしてみましょう

$hashServer = new MyConsistentHash();
$hashServer->addServer('192.168.1.1');
$hashServer->addServer('192.168.1.2');
$hashServer->addServer('192.168.1.3');
$hashServer->addServer('192.168.1.4');
$hashServer->addServer('192.168.1.5');
$hashServer->addServer('192.168.1.6');
$hashServer->addServer('192.168.1.7');
$hashServer->addServer('192.168.1.8');
$hashServer->addServer('192.168.1.9');
$hashServer->addServer('192.168.1.10');
echo "增加十台服务器192.168.1.1~192.168.1.10<br />";
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';
echo "移除一台服务器192.168.1.2<br />";
$hashServer->removeServer('192.168.1.2');
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';
echo "移除一台服务器192.168.1.6<br />";
$hashServer->removeServer('192.168.1.6');
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';
echo "移除一台服务器192.168.1.8<br />";
$hashServer->removeServer('192.168.1.8');
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';
echo "移除一台服务器192.168.1.2<br />";
$hashServer->removeServer('192.168.1.2');
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';
echo "增加一台服务器192.168.1.11<br />";
$hashServer->addServer('192.168.1.11');
echo "保存 key1 到 server :".$hashServer->lookup('key1') . '<br />';
echo "保存 key2 到 server :".$hashServer->lookup('key2') . '<br />';
echo "保存 key3 到 server :".$hashServer->lookup('key3') . '<br />';
echo "保存 key4 到 server :".$hashServer->lookup('key4') . '<br />';
echo "保存 key5 到 server :".$hashServer->lookup('key5') . '<br />';
echo "保存 key6 到 server :".$hashServer->lookup('key6') . '<br />';
echo "保存 key7 到 server :".$hashServer->lookup('key7') . '<br />';
echo "保存 key8 到 server :".$hashServer->lookup('key8') . '<br />';
echo "保存 key9 到 server :".$hashServer->lookup('key9') . '<br />';
echo "保存 key10 到 server :".$hashServer->lookup('key10') . '<br />';
echo '<hr />';

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実行結果は以下の通りです

10 台のサーバー 192.168.1.1~192.168.1.10 を追加します
key1 をサーバー:192.168.1.2 に保存します
key2 をサーバー:192.168.1.1 に保存します
key3 をサーバー:192.168.1.6 に保存します
key4 をサーバー:192.168.1 に保存します.8
key5 をサーバー:192.168.1.9 に保存
key6 をサーバー:192.168.1.10 に保存
key7 をサーバー:192.168.1.7 に保存
key8 をサーバー:192.168.1.4 に保存
key9 をサーバー:192.168.1.7 に保存
key10 をサーバーに保存: 192.168.1.4 1 サーバー 192.168.1.2 を削除します
key1 をサーバー: 192.168.1.7 に保存します
key2 をサーバー: 192.168.1.1 に保存します
Key3 をサーバー: 192.168.1.6 に保存します
KEY4 をサーバー: 192.168.1.8 に保存します

保存key5をサーバー:192.168.1.9に保存
key6をサーバー:192.168.1.10に保存
key7をサーバー:192.168.1.7に保存
key8をサーバー:192.168.1.4に保存
key9をサーバー:192.168.1.7に保存
key10をサーバー:192.1に保存68 .1.4
サーバー192.168.1.6を削除
key1をサーバー:192.168.1.7に保存
key2をサーバー:192.168.1.1に保存
key3をサーバー:192.168.1.3に保存
key4をサーバー:192.168.1.8に保存key5へサーバー:192.168.1.9
key6 をサーバー:192.168.1.10 に保存
key7 をサーバー:192.168.1.7 に保存
key8 をサーバー:192.168.1.4 に保存
key9 をサーバー:192.168.1.7 に保存
key10 をサーバー:192.168 に保存します。 1.4
サーバー 192.168.1.8 を削除します
key1 をサーバー:192.168.1.7 に保存します
key2 をサーバー:192.168.1.1 に保存します
key3 をサーバー:192.168.1.3 に保存します
key4 をサーバー:192.168.1.10 に保存します
key5 をサーバー:1 に保存します92.168 .1.9
SaveKey6へのサーバーへ：192.168.1.10
SaveKey7からサーバーへ：192.168.1.7
サーバーへのSave Key8へ：192.168.1.4
サーバーへ：192.168.1.7
Saveキー10からサーバー：192.168.1 .4.4サーバー 192.168.1.2 を削除します
key1 をサーバー:192.168.1.7 に保存します
key2 をサーバー:192.168.1.1 に保存します
key3 をサーバー:192.168.1.3 に保存します
key4 をサーバー:192.168.1.10 に保存します
key5 をサーバー:192.168 に保存します。 1.9
key6をサーバー:192.168.1.10に保存
key7をサーバー:192.168.1.7に保存
key8をサーバー:192.168.1.4に保存
key9をサーバー:192.168.1.7に保存
key10をサーバー:192.168.1に保存します。サーバー 192.168.1.11
key1 をサーバー:192.168.1.7 に保存
key2 をサーバー:192.168.1.1 に保存
key3 をサーバー:192.168.1.11 に保存
key5 をサーバー:192.16 に保存８． 1.9
key6をサーバー:192.168.1.10に保存
key7をサーバー:192.168.1.7に保存
key8をサーバー:192.168.1.4に保存
key9をサーバー:192.168.1.7に保存
key10をサーバー:192.168.1.4に保存

はい一貫したハッシュを使用すると、サーバーを追加するか削減するかに関係なく、データの整合性と均一性が最大限に保証されることがわかります。
この記事の事例を読んだ後は、この方法を習得したと思います。、そしてさらにエキサイティングなものがあるでしょう、php中国語ウェブサイトの他の関連記事にも注目してください。

推奨読書:

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以上がPHP で一貫性のあるハッシュアルゴリズムを実装する手順の詳細な説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

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