【赵渝强老师】Memcached的路由算法

Memcached支持两种不同方式的客户端路由算法，即：求余数Hash算法和一致性Hash算法。下面分别进行介绍。

一、 求余数的路由算法

求余数Hash算法的客户端路由是对插入数据的键进行求余数，根据余数来决定存储到哪个Memcached实例。视频讲解如下：
https://www.bilibili.com/video/BV1qJStYqEAB/?aid=113389888084...

例如：Memcached服务器端有三台MemCached实例。那么客户端进行路由时会根据键值对3进行求余数的操作。下面的示例中的键分别为：7、6、5.

7%3=1，那么数据值路由到第2台Memcached实例。
6%3=0，那么数据值路由到第1台Memcached实例。
5%3=2，那么数据值路由到第3台Memcached实例。

提示：求余数Hash算法的客户端路由的优点在于，能够使数据均匀地分布在每个Memcached实例上。但是它也存在很大的缺点，就是当进行扩容缩容操作时，或者某个Memcached实例出现宕机的情况。该算法会出现严重的数据丢失。

下面通过一个简单的示例来说明求余数Hash算法的数据是如何丢失的。

扩容前有3个Memcached实例：7%3=1，6%3=0，5%3=2，......
扩容后有4个Memcached实例：7%4=3，6%4=2，5%4=1，......

当有3个Memcached实例时，7号键存储在第2台Memcached实例上，而扩容后变成了存储在4台Memcached实例上，其他的键以此类推。这就导致了存取的目标位置不一样，从而造成数据的丢失。

二、 一致性Hash算法

为了解决求余数Hash算法的数据丢失问题，Memcached又提出了一致性Hash算法的客户端路由。通过使用该算法能够将丢失的数据减小到最小，但不能完全解决宕机造成的数据丢失的问题。视频讲解如下：
https://www.bilibili.com/video/BV17bS3Y4EEn/?aid=113395994991...

下图展示了一致性Hash算法基本原理。

在初始的状态下有三个Memcached服务器实例，分别是：node1、node2和node3。其中：node1将保存键从1~333之间的数据值；node2将保存键从333~666之间的数据值；node3将保存键从667~1000之间的数据值。Memcached一致性Hash路由算法的扩容和缩容视频讲解如下：
https://www.bilibili.com/video/BV1qrS7YkE2s/?aid=113400776562...

下图进一步说明当Memcached集群发生扩容时数据存储位置的变化。

当Memcached集群发生故障出现宕机时，一致性Hash算法能够将丢失的数据减小到最小。如下图所示。当node3节点出现故障而宕机时，只会影响键从667~1000这部分的数据值。而存储在node1和node2上的数据将不会有任何的变化。换句话说，node3的宕机只影响了三分之一的数据。