三、hash一致性演算法的平衡性問題
hash取餘法其實非常簡單，只要學過資料結構雜湊表的大概都會知道（常用演算法）
hash取餘法在分布式系統中的使用
為了簡單說明問題，就不說微服務、redis之類的東西了（下面這個例子並不符合當前開發的模式，但足以說明hash取余能解決的問題以及帶來的問題）
以下圖為例。
下面每個tomcat都是乙個單體應用，通過nginx負載均衡搭建後端應用集群。為了session能夠的正確獲取，通過nginx的取餘演算法來達到負載均衡的目的
負載均衡演算法：hash(ip位址)%tomcat總數即（「ip位址」.hashcode&integer.max_value）%tomcat總數
通過hash演算法，得到ip位址的hash值（得出乙個整數），再通過取餘計算，因為這裡的tomcat為三颱，所以這裡的餘數為3，那麼這個ip位址每次訪問都總是可以分配到同一臺tomcat上去
優點：1）、這種演算法及其簡單，並且效率較高（cpu最擅長的就是計算）
2）、ip位址的hash值總是一樣的，可以解決每次請求被負載均衡到其他tomcat導致session失效的問題
缺點：1）、當增加/減少tomcat的數量時，會導致大量的session失效。
我們可以這麼算一下，一開始三颱tomcat存著的session，假如因為三颱tomcat承受不住過多的訪問壓力，需要新增一台tomcat，那麼tomcat的數量就會變成4臺，那麼就會出現這樣的問題，hash(ip位址)%4，那麼所有的請求都會被重新hash化，訪問的tomcat都會變得不同，這樣會導致大量的session失效。與未增加tomcat之前，命中同一臺tomcat的概率為1/4=25%，那麼說大概就會有75%概率的session失效。同樣假如tomcat宕機tomcat減少了一台，從之前的3臺變成了2臺，那麼就會有50%的概率導致session失效。
為了解決這種大量的session失效問題，就引入了hash一致性演算法的概念
hash一致性演算法是2023年由麻省理工提出的一種理論。
hash一致性演算法是這樣的，我們把hash值把它看成乙個圓環即整個最大的hash值為2^32-1（大概為43億多），最小值為0，並且將其固定為43億多+1=0，0-1=43億多（這裡很像c語言的unsigned int）。這樣整個hash值就是乙個大圓環了。
這裡我通過hash的取餘法來計算出，三颱tomcat所在的位置。即 hash(tomcat的ip)%43億
可以得出以下的分布
當有請求時，我們就將請求的ip位址hash化，即 hash(本次請求的ip位址)%43億
譬如有三個請求。
分別為請求1，請求2，請求3。這時我們規定，請求將會順時針方向尋找我們的伺服器tomcat
那麼請求3將會找到tomcat1，請求1將會找到tomcat2，請求2將會找到tomcat3
那麼目前解決了什麼問題呢？
當有9個請求，那麼將會通過hash演算法，雜湊分配到0-43億的位置，並且訪問順時針最近的tomcat伺服器。形如下圖所示。
那麼當tomcat1宕機了，所有的tomcat1請求就會轉向地去訪問tomcat2。雖然之前tomcat1的所有請求的session都會失效，但是之前訪問tomcat2和tomcat3的所有請求，仍舊訪問著之前訪問的伺服器，所以session並不會失效。
對比之前的hash取餘法，因為一台tomcat宕機或新增tomcat，導致大量的session失效。hash一致演算法會不會就好得多得多？當新增/減少足夠的tomcat，hash取餘和hash一致性兩者的區別就會越來越明顯了。
那麼當新增tomcat，hash一致性會出現怎樣的問題呢？
可以看出，新增一台tomcat4，所有部分原本訪問tomcat1的請求都轉向訪問tomcat4了。但這些影響只是一小部分的。所以影響並不是特別大。可容錯性就變強了
看完hash一致性演算法大家可能都會產生乙個疑問。hash一定就會雜湊分布嘛，總會小概率的出現一大部分的請求都分配給了tomcat1，而tomcat2和3都只分配了小部分啊。或者說太少的tomcat經過hash的雜湊演算法分布情況不一導致部分伺服器太閒，部分伺服器很忙的情況出現。形如下圖。tomcat2承受了大量的請求，而tomcat3和1閒的要死
為了解決這種平衡，這裡引出了一種虛擬節點的概念
首先tomcat1、tomcat2、tomcat3都是真實節點
我們可以虛擬出tomcat1-1、tomcat1-2、tomcat2-1、tomcat2-2、tomcat3-1、tomcat3-2的虛擬節點
所有訪問到達tomcat1-1和tomcat1-2的請求，都會轉向tomcat1中去。同理2-1和2-2會訪問tomcat2，到達虛擬節點的請求會轉向訪問其對應的真實節點。形如下圖
引入虛擬節點的概念後，我們其實就可以在這裡大做文章了。譬如權重的分配（tomcat1的硬體伺服器效能比較好，那麼分配的虛擬節點就多一些，tomcat2和3硬體伺服器效能都不咋地，就分配的虛擬節點少一些）
到這裡你可能還會有疑問：增加節點/刪除節點那麼總會有那麼一部分請求會轉向其他伺服器啊，那麼總會有那麼一部分session會失效啊。這可怎麼辦？
其實細想一下，不知道大家有沒有玩過dnf，是不是當伺服器壓力過大的時候就會造成部分玩家掉線？這時大家只要重新登入一下就好了（這是原來訪問的伺服器宕機了，那麼就轉向訪問別的伺服器），當玩家數太大，其實宕機也就導致一小部分人掉線，不會出現很大的問題。這些小問題就很難去避免了…
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