分布式缓存中,哪三种负载均衡方法最为常见?

小贝
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分布式缓存中三种负载均衡的方法

一、传统数据分布方法:取模算法

分布式缓存中三种负载均衡的方法

1、基本原理:将key的hash值对机器数取模,计算hash(key) % n,n为机器数,得到的值就是该key需要路由到的服务器编号。

2、优点:实现简单。

3、缺点:在服务器数量发生变化时,缓存会大量失效,当一台服务器挂掉后,剩余服务器无法命中原有的缓存,导致几乎所有的缓存都会失效。

分布式缓存中三种负载均衡的方法

4、表格示例

Key Hash Value Server ID (mod 4)
key1 123456 2
key2 789012 0
key3 345678 1
key4 901234 3

二、一致性哈希算法

1、基本原理:一致性哈希算法通过将hash值映射到一个环状空间(通常为0到2^32-1),然后将节点分布在这个环上,当有节点增加或减少时,只有较少的key需要重新映射,从而减少了缓存失效的比例。

2、优点:相比简单的取模算法,当节点变动时只有相对较少的key失效,实现也相对简单,不需要进行数据迁移,每个服务器是独立的。

3、缺点:仍然会有部分key失效,如果访问量非常大的时候,如果访问到失效的key,就会直接访问到数据源上面去了,可能会导致数据源直接压挂。

4、表格示例

Key Hash Value Node before Node5 added/removed Node after Node5 added/removed
key2 500000 node1 node5
key6 750000 node1 node5
key1 250000 node1 node1

三、Tair负载均衡算法

1、基本原理:Tair通过构建一张对照表来实现数据的分布和负载均衡,数据以bucket为单位存储,每个bucket对应一个dataServer,configServer负责维护这些对照表,并根据需要进行重构和数据迁移。

2、优点:可以设置同一个bucket的备份数目,尽量保证每个节点的bucket数目差不多,从而实现负载均衡。

3、缺点:当服务器变化时,需要重构对照表并进行数据迁移,可能会有一定的复杂性和性能开销。

4、表格示例

Bucket ID DataServer Backup Number
0 ds1 2
1 ds2 2
2 ds3 2
... ... ...
1023 dsN 2

四、相关问题与解答

问题1:为什么传统的取模算法在服务器数量变化时会导致大量缓存失效?

答:因为取模算法直接依赖于服务器的数量n,当服务器数量变化时,所有基于原来数量n计算出的缓存位置都会变得无效,导致大量缓存失效。

分布式缓存中三种负载均衡的方法

问题2:一致性哈希算法如何减少缓存失效?

答:一致性哈希算法通过将hash值映射到一个环状空间,并将节点分布在环上,当有节点增加或减少时,只有落在受影响区间内的key需要重新映射,从而减少了缓存失效的比例。

小伙伴们,上文介绍了“分布式缓存中三种负载均衡的方法”的内容,你了解清楚吗?希望对你有所帮助,任何问题可以给我留言,让我们下期再见吧。

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