hpds_control_center/internal/balance/hash.go

package balance

import (
	"errors"
	"fmt"
	"hash/crc32"
	"hpds_control_center/model"
	"sort"
	"strconv"
	"sync"
)

// Hash 1 单调性（唯一） 2平衡性 (数据 目标元素均衡) 3分散性(散列)
type Hash func(data []byte) uint32

type UInt32Slice []uint32

func (s UInt32Slice) Len() int {
	return len(s)
}

func (s UInt32Slice) Less(i, j int) bool {
	return s[i] < s[j]
}

func (s UInt32Slice) Swap(i, j int) {
	s[i], s[j] = s[j], s[i]
}

type ConsistentHashBalance struct {
	mux      sync.RWMutex
	hash     Hash
	replicas int                                 //复制因子
	keys     UInt32Slice                         //已排序的节点hash切片
	hashMap  map[uint32]*model.NodeLastStateItem //节点哈希和key的map, 键是hash值，值是节点key
}

func NewConsistentHashBalance(replicas int, fn Hash) *ConsistentHashBalance {
	m := &ConsistentHashBalance{
		replicas: replicas,
		hash:     fn,
		hashMap:  make(map[uint32]*model.NodeLastStateItem),
	}
	if m.hash == nil {
		//最多32位，保证是一个2^32-1环
		m.hash = crc32.ChecksumIEEE
	}
	return m
}

func (c *ConsistentHashBalance) IsEmpty() bool {
	return len(c.keys) == 0
}

// Add 方法用来添加缓存节点，参数为节点key，比如使用IP
func (c *ConsistentHashBalance) Add(params model.NodeLastStateItem) error {

	c.mux.Lock()
	defer c.mux.Unlock()

	// 结合复制因子计算所有虚拟节点的hash值，并存入m.keys中，同时在m.hashMap中保存哈希值和key的映射
	for i := 0; i < c.replicas; i++ {
		hash := c.hash([]byte(strconv.Itoa(i) + fmt.Sprintf("%d", params.NodeId)))
		c.keys = append(c.keys, hash)
		c.hashMap[hash] = &params
	}

	// 对所有虚拟节点的哈希值进行排序，方便之后进行二分查找
	sort.Sort(c.keys)
	return nil
}

// Get 方法根据给定的对象获取最靠近它的那个节点
func (c *ConsistentHashBalance) Get(key int64) (*model.NodeLastStateItem, error) {
	if c.IsEmpty() {
		return nil, errors.New("node is empty")
	}
	hash := c.hash([]byte(fmt.Sprintf("%d", key)))

	// 通过二分查找获取最优节点，第一个"服务器hash"值大于"数据hash"值的就是最优"服务器节点"
	idx := sort.Search(len(c.keys), func(i int) bool { return c.keys[i] >= hash })

	// 如果查找结果 大于 服务器节点哈希数组的最大索引，表示此时该对象哈希值位于最后一个节点之后，那么放入第一个节点中
	if idx == len(c.keys) {
		idx = 0
	}
	c.mux.RLock()
	defer c.mux.RUnlock()
	return c.hashMap[c.keys[idx]], nil
}