負載均衡算法--源地址哈希法（Hash）

接上一篇博文：負載均衡算法–平滑加權輪詢法（Smooth Weight Round Robin）。接下來介紹源地址哈希法。

源地址哈希法是根據請求來源的地址，通過哈希函數計算得到的一個數值，用該數值對服務器列表的大小進行取模運算，得到的結果便是客服端要訪問服務器的序號。採用源地址哈希法進行負載均衡，同一源地址的請求，當服務器列表不變時，它每次都會映射到同一臺服務器進行訪問。

算法描述

假設有 N 臺服務器 S = {S0, S1, S2, …, Sn-1}，算法可以描述爲：
1、通過指定的哈希函數，計算請求來源的地址的哈希值
2、對哈希值進行求餘，底數爲 N
3、將餘數作爲索引值，從 S 中獲取對應的服務器；

假定我們現在有如下四臺服務器：

服務器地址	權重
192.168.1.1	1
192.168.1.2	2
192.168.1.3	3
192.168.1.4	4

源地址哈希法與權重沒有關係，只與源地址有關。

代碼實現

1、服務器管理類

package org.learn.loadbalance;

import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

/**
 * @author zhibo
 * @date 2019/5/16 16:25
 */
public class ServerManager {
    public volatile static Map<String, Integer> serverMap = new TreeMap<>();

    static {
        serverMap.put("192.168.1.1", 1);
        serverMap.put("192.168.1.2", 2);
        serverMap.put("192.168.1.3", 3);
        serverMap.put("192.168.1.4", 4);
    }
}

2、源地址哈希類

package org.learn.loadbalance;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author zhibo
 * @date 2019/5/16 16:28
 */
public class HashBalance {

    public static String getServer(String sourceIp) {
        if(sourceIp == null){
            return "";
        }
        Set<String> serverSet = ServerManager.serverMap.keySet();
        ArrayList<String> serverList = new ArrayList<>(serverSet);

        Integer index = sourceIp.hashCode() % serverList.size();
        return serverList.get(index);
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String server = getServer("ip" + new Random().nextInt(1000));
            System.out.println(server);
        }
    }
}

執行 main 方法輸出結果如下：

優點：
源地址哈希法可以保證，只要請求源地址不變，總會請求到相同的目標服務器。在早些時候進行 Web 開發時，是基於 Session 進行用戶鑑權的，用戶登錄後，會在登錄時的服務器A的 Session 中設置用戶信息，如果下一次請求被分配到服務器B上，那麼此時因 Session 中沒有用戶信息而報錯。在這種場景下一般會使用源地址哈希法進行負載均衡，保證用戶每次都可以訪問到 Session 信息。當然現在的一般不會使用 Session 進行鑑權了，大都採用 redis、memcached 等緩存服務來解決 Session 不共享的問題。

缺點：
源地址哈希法可以保證，只要請求源地址不變，總會請求到相同的目標服務器。這樣會帶來兩個問題：
1、由於用戶的活躍度不同，可能會有大量的活躍用戶被哈希到相同的服務器上，造成該服務器特別繁忙，大量的非活躍用戶被哈希到相同的服務器上，造成該服務器幾乎沒有請求，造成請求不均衡。
2、一旦某個服務器掛掉，那麼哈希到該服務器的所有源請求都會失敗，直到服務恢復或者服務器列表中去掉該服務器。

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