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分布式 | dble 沿用 jumpstringhash,移除 Mycat 一致性 hash 原因解析

时间:2022-12-20 15:36:37浏览次数:77  
标签:割法 hash 移除 Mycat 均衡性 分片 跳跃 数量


作者:爱可生开源社区

背景

  • MyCat 对于字符串类型为分片字段的数据,有三种分片模式,分别是:模值 hash(求模法),jumpstringhash(跳跃法),一致性 hash(环割法)
  • dble 对于 hash 算法选取方面,除了继承 MyCat 的模值 hash,并没有延续使用 MyCat 的一致性 hash,而是推荐使用性能更佳、均衡性更好的“jumpstringhash”算法。

介绍

下面对于环割法(一致性 hash)及跳跃法(jumpstringhash)的原理、特性及优缺点进行简单的介绍。

环割法(一致性 hash)

环割法的原理如下:

  1. 初始化的时候生成分片数量X × 环割数量 N 的固定方式编号的字符串,例如 SHARD-1-NODE-1,并计算所有 X×N 个字符串的所有 hash 值。
  2. 将所有计算出来的 hash 值放到一个排序的 Map 中,并将其中的所有元素进行排序。
  3. 输入字符串的时候计算输入字符串的 hash 值,查看 hash 值介于哪两个元素之间,取小于 hash 值的那个元素对应的分片为数据的分片。

特点

缺点

随机性强

初始化耗时长,内存消耗较高,需要进行大量数据排序,分片消耗高

跳跃法(jumpstringhash)

跳跃法的原理如下:

  1. 根据公式:

将数据落在每一个节点的概率进行平均分配。
2. 对于输入的字符串进行计算 hash 值,通过判断每次产生的伪随机值是否小于当前判定的节点 1/x,最终取捕获节点编号最大的作为数据的落点。
3. 在实际使用中使用倒数的方法从最大节点值进行反向判断,一旦当产生的伪随机值大于 x 则判定此节点 x 作为数据的落点。

特点

内存消耗小,均衡性高,计算量相对较小

数据比较

下面将通过测试对环割法和跳跃法的性能及均衡性进行对比,说明 DBLE 为何使用跳跃法代替了环割法。

  • 数据源:现场数据 350595 条
  • 测试经过
  1. 通过各自的测试方法执行对于测试数据的分片任务。
  2. 测试方法:记录分片结果的方差;记录从开始分片至分片结束的时间;记录分片结果与平均数的最大差值。
  3. 由于在求模法 PartitionByString 的方法中要求分片的数量是 1024 的因数,所以测试过程只能使用 2 的指数形式进行测试,并在 PartitionByString 方法进行测试的时候不对于 MAC 地址进行截断,取全量长度进行测试。
  • 测试结果
  1. 使用不同方法时,方差随分片数量的情况变化表

量\方差

环割法1000片

环割法10000片

跳跃法

4484780

812418

315703

601593

545599

315587

453694

131816

67018

213856

74360

86125

69313

46618

37939

24329

26415

25429

分布式 | dble 沿用 jumpstringhash,移除 Mycat 一致性 hash 原因解析_中间件

summary

  1. 在同样分片数据量的情况下,两种方法的方差都会随着分片数量的增>加而减少。
  2. 在分片数量足够多的情况下,两种方法并没有太大的区别。
  3. 在节点数量相对较少的情况下,跳跃法的均衡性最好。
  4. 使用环割法时,增加环切的数量能够提高分片的均衡性,但是均衡性提高的幅度会随着分片数量的增加而减少。
  1. 使用不同方法时,消耗的时间随着分片数量的情况变化表

| 分片数量\耗时| 环割法1000片 | 环割法10000片 | 跳跃法 |

| ----- | ----- | ----- | ----- |

| 4 | 0.419| 0.532| 0.069 |

| 8 | 0.41 | 0.425 | 0.067 |

| 16 | 0.512 | 0.545 | 0.06 |

| 32 | 0.55 | 0.525 | 0.07 |

| 64 | 0.683 | 0.59 | 0.087 |

| 128 | 0.559 | 0.659 | 0.094 |

分布式 | dble 沿用 jumpstringhash,移除 Mycat 一致性 hash 原因解析_分布式_02

summary

  1. 环割法相比于跳跃法有较大的性能差距,大约相差一个数量级。
  2. 跳跃法的时间消耗会随着分片数量的增加而小幅度的上升。
  3. 环割法的时间消耗随着环割数量的增加而小幅度的增加。
  1. 使用不同方法时,节点分配数据量和平均数据量的最大偏差和分片数量的情况变化表

分片数量\最大平均数偏离

环割法1000片

环割法10000片

跳跃法

4

3027

1513

802

8

1530

1488

822

16

1121

622

556

32

1044

358

672

64

673

560

424

128

503

348

682

分布式 | dble 沿用 jumpstringhash,移除 Mycat 一致性 hash 原因解析_中间件_03

summary

  1. 两种方法的最大偏差都会随着分片数量的上升而下降,最后当分片数量足够多的时候,两种方法并没有明显的区别。
  2. 在分片数量少的时候,跳跃法的均衡性最好,环割法相对最差。
  3. 使用环割法时,增加环切的数量能够提高分片的均衡性,但是均衡性提高的幅度会随着分片数量的增加而减少。

综上测试对比:
从一致性 hash 的多种测试结果来看,都没有很好的性能表现。因此,DBLE 在 hash 算法选取方面,使用 jumpstringhash 代替了一致性 hash。
如果您是从 Mycat 迁移过来的,使用了一致性 hash,可以通过自定义拆分算法来实现。

自定义拆分算法相关链接:
​​​ https://github.com/actiontech/dble-docs-cn/blob/master/1.config_file/1.09_dble_route_function_spec.md​


标签:割法,hash,移除,Mycat,均衡性,分片,跳跃,数量
From: https://blog.51cto.com/u_15077536/5955938

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