为了在节点数目发生改变时尽可能少的迁移数据

将所有的存储节点排列在收尾相接的Hash环上，每个key在计算Hash后会顺时针找到临近的存储节点存放。而当有节点加入或退出时仅影响该节点在Hash环上顺时针相邻的后续节点。  

• 优点：加入和删除节点只影响哈希环中顺时针方向的相邻的节点，对其他节点无影响。
• 缺点：数据的分布和节点的位置有关，因为这些节点不是均匀的分布在哈希环上的，所以数据在进行存储时达不到均匀分布的效果。

📌一致性 Hash 算法背景：

对于分布式存储，不同机器上存储不同对象的数据，我们使用哈希函数建立从数据到服务器之间的映射关系。

使用简单的Hash函数：

m = hash(o) mod n

其中，o为对象名称，n为机器的数量，m为机器编号。考虑以下例子：

3个机器节点，10个数据 的哈希值分别为1,2,3,4,…,10。使用的哈希函数为：(m=hash(o) mod 3)

• 机器0 上保存的数据有：3，6，9
• 机器1 上保存的数据有：1，4，7，10
• 机器2 上保存的数据有：2，5，8

当增加一台机器后，此时n = 4，各个机器上存储的数据分别为：

机器0 上保存的数据有：4，8
机器1 上保存的数据有：1，5，9
机器2 上保存的数据有：2，6，10
机器3 上保存的数据有：3，7

只有数据1和数据2没有移动，所以当集群中数据量很大时，采用一般的哈希函数，在节点数量动态变化的情况下会造成大量的数据迁移，导致网络通信压力的剧增，严重情况，还可能导致数据库宕机。

一致性哈希算法的提出：

一致性哈希算法在1997年由麻省理工学院中提出的，设计目标是为了解决分布式缓存数据变动和映射问题。假设集群中的某个机器宕机了，分母数量改变了，自然取余数不OK了。

提出一致性Hash解决方案。 目的是当服务器个数发生变动时， 尽量减少影响客户端到服务器的映射关系。它可以保证当机器增加或者减少时，节点之间的数据迁移只限于两个节点之间，不会造成全局的网络问题。

📌 一致性 Hash 环：

1.算法构建 Hash 环：

一致性哈希算法必然有个hash函数并按照算法产生hash值，这个算法的所有可能哈希值会构成一个全量集，这个集合可以成为一个hash空间[0,2^32-1]，这个是一个线性空间，但是在算法中，我们通过适当的逻辑控制将它首尾相连(0 = 2^32)，这样让它逻辑上形成了一个环形空间。

它也是按照使用取模的方法，节点取模法是对节点（服务器）的数量进行取模。而一致性Hash算法是对2^32取模，简单来说，一致性Hash算法将整个哈希值空间组织成一个虚拟的圆环，如假设某哈希函数H的值空间为0-2^32-1（即哈希值是一个32位无符号整形），整个哈希环如下图：整个空间按顺时针方向组织，圆环的正上方的点代表0，0点右侧的第一个点代表1，以此类推，2、3、4、……直到2^32-1，也就是说0点左侧的第一个点代表2^32-1， 0和2^32-1在零点中方向重合，我们把这个由2^32个点组成的圆环称为Hash环。

2.服务器 IP 节点映射：

将集群中各个IP节点映射到环上的某一个位置。

将各个服务器使用Hash进行一个哈希，具体可以选择服务器的IP或主机名作为关键字进行哈希，这样每台机器就能确定其在哈希环上的位置。假如4个节点NodeA、B、C、D，经过IP地址的哈希函数计算(hash(ip))，使用IP地址哈希后在环空间的位置如下：  

3.Key 落键规则：

当我们需要存储一个kv键值对时，首先计算key的hash值，hash(key)，将这个key使用相同的函数Hash计算出哈希值并确定此数据在环上的位置，从此位置沿环顺时针“行走”，第一台遇到的服务器就是其应该定位到的服务器，并将该键值对存储在该节点上。

如我们有Object A、Object B、Object C、Object D四个数据对象，经过哈希计算后，在环空间上的位置如下：根据一致性Hash算法，数据A会被定为到Node A上，B被定为到Node B上，C被定为到Node C上，D被定为到Node D上。

📌一致性哈希算法特点：

1.容错性：

假设Node C宕机，可以看到此时对象A、B、D不会受到影响，只有C对象被重定位到Node D。一般的，在一致性Hash算法中，如果一台服务器不可用，则受影响的数据仅仅是此服务器到其环空间中前一台服务器（即沿着逆时针方向行走遇到的第一台服务器）之间数据，其它不会受到影响。简单说，就是C挂了，受到影响的只是B、C之间的数据，并且这些数据会转移到D进行存储。

2.扩展性：

数据量增加了，需要增加一台节点NodeX，X的位置在A和B之间，那收到影响的也就是A到X之间的数据，重新把A到X的数据录入到X上即可，不会导致hash取余全部数据重新洗牌。

3.数据倾斜：

Hash环的数据倾斜问题

一致性Hash算法在服务节点太少时，容易因为节点分布不均匀而造成数据倾斜（被缓存的对象大部分集中缓存在某一台服务器上）问题。

例如系统中只有两台服务器：