CN116339623A - 一种基于一致性哈希算法的数据存储方法及装置 - Google Patents

一种基于一致性哈希算法的数据存储方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于一致性哈希算法的数据存储方法及装置，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，根据存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，其中，存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，使得若存储服务器对应的存储容量越大，那么存储服务器对应的虚拟节点的数量越多，在按照虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环后，存储服务器的存储容量越大，对应的虚拟节点在哈希环的分布越多，使得在存储大量待存储数据时，待存储数据落在存储容量较大的存储服务器的概率更大，使得大量的待存储数据可以根据存储服务器的存储容量的大小相对均衡的存储在不同的存储服务器。

Description

一种基于一致性哈希算法的数据存储方法及装置
技术领域
本发明涉及服务器存储领域，特别是涉及一种基于一致性哈希算法的数据存储方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着互联网的高速发展，产生的数据越来越多，海量的数据通常通过服务器集群的方式进行存储，以应对日益增加的存储需求。
目前，数据采用传统的哈希方案寻找对应的服务器进行数据存储，服务器或服务器对应的虚拟节点分布在哈希环上，通过计算待存储数据映射在哈希环的位置，确定待存储数据对应的服务器。
然而，由于服务器的存储容量不同，若服务器对应的虚拟节点的分布或数量不合理，将造成数据倾斜问题，数据存储压力集中在某一个服务器，若这个服务器出现故障，那么需要迁移的数据量巨大，同时也造成其他服务器存储资源的浪费。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于一致性哈希算法的数据存储方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
第一方面，本申请实施例公开了一种基于一致性哈希算法的数据存储方法，所述方法包括：
获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量；
根据所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值；
按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量以及所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环；
在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点；
将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
第二方面，本申请实施例公开了一种基于一致性哈希算法的数据存储装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量；
数量确定模块，用于根据所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值；
哈希环构建模块，用于按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量以及所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环；
第一映射模块，用于在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点；
第二映射模块，用于将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
第三方面，本申请实施例还公开了一种电子设备，包括：处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如第一方面所述的方法。
本申请实施例中，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，根据存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，其中，存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，使得若存储服务器对应的存储容量越大，那么存储服务器对应的虚拟节点的数量越多，在按照虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环后，存储服务器的存储容量越大，对应的虚拟节点在哈希环的分布越多，使得在存储大量待存储数据时，待存储数据落在存储容量较大的存储服务器的概率更大，使得大量的待存储数据可以根据存储服务器的存储容量的大小相对均衡的存储在不同的存储服务器，实现存储容量大的存储服务器存储相对较多的数据，存储容量小的存储服务器存储相对较少的数据，解决数据存储分配不平衡的问题，有效利用存储服务器的存储容量资源。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的一种未引入虚拟节点的节点分布图；
图3是本发明实施例提供的一种存在数据倾斜的存储示意图；
图4是本发明实施例提供的一种引入虚拟节点的数据存储分布图；
图5是本发明实施例提供的又一种基于一致性哈希算法的数据存储方法的步骤流程图；
图6是本本发明实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储装置框图；
图7是本发明实施例提供的一种电子设备的框图；
图8是本发明另一个实施例的另一种电子设备的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储方法，所述方法包括：
步骤101，获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量。
在本发明实施例中，服务器集群就是指将很多服务器集中起来一起进行同一种服务，集群系统中，当某一台服务器出现故障，数据可以存储在集群中的另一台服务器，保证服务的稳定性。服务器集群中每个存储服务器可以具备不同的存储容量，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，可以确定存储服务器的存储能力，以对应设置存储方案。
步骤102，根据所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值。
一致性哈希算法对于存储服务器对应在哈希环上的节点的增减都只需重定位哈希环中的一小部分数据，只有部分存储数据缓存会失效，不至于将所有压力都在同一时间集中到后端服务器上，具有较好的容错性和可扩展性，已存储的数据不会经历大规模的变动，可以提升服务质量，例如，参考图2，存储服务器包括：节点1、节点2、节点3和节点4，待存储数据包括K1、K2、K3、K4、K5，待存储数据按照顺时针查找的方式确定对应的存储服务器，此时，K1、K2存储在节点1，K3存储在节点2，K4存储在节点3，K5存储在节点4。若此时节点2发生故障，那么原本应该存储在节点2的数据K3按照顺时针的方向重新确定对应的存储服务器为节点1，原本存储在节点1、节点3中的数据不受影响，仅哈希值位于节点2和节点3之间的数据需要重新存储至节点1。
一致性哈希算法在存储服务器节点太少时，容易因为存储服务器节点在哈希环上的分布不均匀而造成数据倾斜问题，参考图3，若有两台存储服务器，分别为节点1和节点2，节点1对应的存储容量为2TB(Terabyte，太字节)。节点2对应的存储容量为1TB，四条待存储数据对象，对应的哈希值分别为K1、K2、K3、K4，那么K1、K2、K3、K4在存储时，沿顺时针方向遇到的第一个服务器，便是当前对象将要缓存到的服务器，可见，K1、K2、K3均存储在节点2，K4存储在节点1，存储容量较小的节点2反而存储了较多的数据，存储容量较大的节点1反而存储了较少的数据，造成数据倾斜的问题。
在本发明实施例中，为了解决上述问题，参考图4，引入存储服务器的虚拟节点，且本申请中存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，例如：存储服务器节点NoadB的存储容量为2TB，其对应虚拟节点V-NoadB1、V-NoadB2、V-NoadB3、V-NoadB4，存储服务器节点NoadA的存储容量为1TB，对应虚拟节点V-NoadA1、V-NoadA2，可见，此时，待存储数据对象K1沿顺时针方向遇到的第一个服务器即虚拟节点V-NoadB4，同样的，K2对应V-NoadB3，K3对应V-NoadB2，由于V-NoadB3、V-NoadB4、V-NoadB2均为存储服务器节点NoadB对应的虚拟节点，因此，K1、K2、K3均存储在存服务器节点NoadB，相应的，K4存储在存储服务器节点NoadA，由于存储服务器的存储容量越大，分配的虚拟节点越多，使得虚拟节点映射在哈希环上的位置越多，同时，使得存储数据的数据量与存储服务器的容量相匹配，也就是说，由虚拟节点映射至存储服务器时，存储容量大的存储服务器，存储数据的概率越大，使得存储容量大的存储服务器存储相对较多的数据，存储容量小的存储服务器存储相对较少的数据，解决数据存储分配不平衡的问题，有效利用存储服务器的存储容量资源。
步骤103，按照所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环。
在本发明实施例中，使用一致性哈希算法构建哈希环，一致性哈希算法的原理为是对固定值2^32取模，这2^32个值可以抽象成一个圆环，圆环的正上方的点代表0，顺时针排列，以此类推：1、2、3…直到2^32-1，这个由2的32次方个点组成的圆环可以统称为hash环。
参考图4，对于存储服务器来说，其对应的IPv4(Internet Protocol Version4，网际协议版本4)的地址是4组8位2进制数组成，所以用2^32可以保证每个IP(InternetProtocol，网际互连协议)地址会有唯一的映射，对应在哈希环的一个位置，在对存储服务器进行映射时，使用hash(服务器ip)％2^32进行计算，即：使用存储服务器IP地址进行哈希计算，用哈希后的结果对2^32取模，结果一定是一个0到2^32-1之间的整数，这个整数映射在哈希环上的位置代表了一个存储服务器对应的一个虚拟节点的位置，对存储服务器的IP地址进行多次运算，可以得到存储服务器对应的多个虚拟节点在哈希环上的位置。
步骤104，在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点。
在本发明实施例中，在获取到待存储数据的情况下，在对待存储数据对应的键值映射到具体的存储服务器时，需要首先计算待存储数据对应的键值(key)的哈希值，计算方式可以为：hash(key)％2^32；其中，计算待存储数据对应的键值(key)的哈希值的哈希函数与上述计算存储服务器映射在哈希环的哈希函数可以为不同的哈希函数，只需保证取值范围和哈希环的范围相同即可。
参考图4，四条待存储数据分别为"apple1"、"apple2"、"apple3"、"apple4"四个待存储数据对象，分别简写为o1、o2、o3、o4；使用哈希函数计算这四个待存储数据对象的哈希值，得到：hash(o1)＝k1；hash(o2)＝k2；hash(o3)＝k3；hash(o4)＝k4；分别分布在哈希环上的位置如图4所示，那么根据一致性哈希算法的映射关系，可以确定与每个待存储对象对应的虚拟节点，即目标虚拟节点，参考步骤102的描述，此处不再赘述。通过在哈希环上确定与第二哈希值对应的目标虚拟节点，即可确定对应的目标存储服务器。
步骤105，将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
在本发明实施例中，在确定了目标虚拟节点后，根据目标虚拟节点可以确定目标虚拟节点所属的目标存储服务器，通过这种映射关系，将待存储数据存储在目标虚拟节点对应的目标存储服务器中，完成一次待存储数据的存储操作。
综上，本申请实施例中，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，根据存储服务器的存储容量，设定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，其中，存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，使得若存储服务器对应的存储容量越大，那么存储服务器对应的虚拟节点的数量越多，在按照虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环后，存储服务器的存储容量越大，对应的虚拟节点在哈希环的分布越多，使得在存储大量待存储数据时，待存储数据落在存储容量较大的存储服务器的概率更大，使得大量的待存储数据可以根据存储服务器的存储容量的大小相对均衡存储在不同的存储服务器，实现存储容量大的存储服务器存储相对较多的数据，存储容量小的存储服务器存储相对较少的数据，解决数据存储分配不平衡的问题，有效利用存储服务器的存储容量资源。
参考图5，其示出了本申请实施例提供的另一种基于一致性哈希算法的数据存储方法的步骤流程图，包括：
步骤201，获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量。
此步骤可参考步骤101，此处不再赘述。
步骤202，根据所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值。
可选地，步骤202具体可以包括：
子步骤2021，根据每个存储服务器的存储容量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量之间的比值，所述存储容量之间的比值与所述虚拟节点之间的数量之间的比值相同。
在本发明实施例中，在服务器集群中，若存储服务器1对应的存储容量为1.5TB，存储服务器2对应的存储容量为3TB，存储服务器3对应的存储容量比值为4TB，那么可以确定每个存储服务器之间的存储容量比值为1.5:3:4；那么根据存储容量的比值可以确定每个存储服务器对应的虚拟节点之间的数量比值也可以为1.5:3:4，使得存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，待存储数据存储的时候也可以按照存储容量比值分别落到不同的存储服务器盘上。
子步骤2022，根据所述虚拟节点的数量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量。
在本发明实施例中，在确定了虚拟节点之间的数量比值之后，可以根据比值关系对应设置虚拟节点的数量，例如：若每个存储服务器对应的虚拟节点之间的数量比值为1.5:3:4，那么可以对应设置存储服务器对应的虚拟节点为2、6、8或4、12、16，本发明对此不做限制。
可选地，子步骤2022具体可以包括：
子步骤20221，根据所述虚拟节点的数量之间的比值，确定所述数量之间的比值中每一项的数值。
在本发明实施例中，根据虚拟节点之间的数量比值，可以确定数量比值中每一项的数值。例如：若每个存储服务器对应的虚拟节点之间的数量比值为1.5:3:4，那么可以确定每一项的数值分别为：1.5、3、4，根据每一项的数值去确定虚拟节点最终的数量。
子步骤20222，将所述数值取整后，再乘以预设倍数，得到更新后的数值，将所述更新后的数值作为所述存储服务器对应的虚拟节点的数量。
在本发明实施例中，确定每一项的数值分别为：1.5、3、4，对于1.5可以先进行取整，例如：将1.5向上取整后为2，可以设定预设倍数为2，那么最终每个存储服务器对应的虚拟节点的数量计算方式为2×2＝4；3×2＝6；4×2＝8，即分别为4、6、8。通过对非整数的某一项的数值取整操作后，再乘以预设倍数，使得得到的虚拟节点的最终数量始终为整数个，取整操作还可以为向下取整或其他，本发明实施例在此不做限定。
可选地，步骤202具体可以包括：
子步骤2023，获取所述存储服务器的吞吐量。
在本发明实施例中，还可以获取存储服务器的吞吐量，吞吐量可以用IOPS(Input/Output Per Second，每秒的输入输出量)表示，是衡量存储服务器的磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指单位时间内系统能处理的输入/输出请求数量，一般以每秒处理的输入/输出请求数量为单位，输入/输出请求通常为读或写数据操作请求。
通过获取存储服务器的吞吐量，可以在获得存储服务器的存储容量的基础上，进一步根据存储服务器的吞吐量确定存储服务器的存储性能，以根据存储性能，设置存储服务器对应的虚拟节点的数量。
子步骤2024，基于所述存储服务器的存储容量和所述吞吐量，确定所述存储服务器的存储性能值。
在本发明实施例中，可以根据存储服务器的存储容量和所述吞吐量，计算确定存储服务器的存储性能值，例如：设置存储容量和吞吐量的权重系数，在计算每个存储服务器的存储性能值时，根据存储容量权重系数与实际的存储容量以及吞吐量的权重系数与实际的吞吐量，通过加权求和的方式确定每一台存储服务器的存储性能值。根据存储性能值可以综合判断存储服务器的磁盘的性能，进而分配对应的虚拟节点。
步骤2025，根据所述存储性能值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储性能值与所述存储服务器对应的虚拟节点的数量为正比例关系。
在本发明实施例中，存储性能值越大，表明该存储服务器的存储性能越好，对应设置的虚拟节点的数量也越多，例如：若服务器集群包括3台存储服务器A、B、C，三台存储服务器对应的存储性能值的比值为1:2:3，那么可以设置存储服务器A对应的虚拟节点为2个，存储服务器B对应的虚拟节点的4个，存储服务器C对应的虚拟节点的6个。通过更加合理的分配存储服务器的虚拟节点的数量，使得待存储数据在存储时，存储性能值大的存储服务器可以存储相对较多的数据，存储性能值小的存储服务器可以存储相对较少的数据，使得存储服务器的存储性能可以得到最大程度的利用。
步骤203，按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量，对每个所述存储服务器的第一标识进行编号，将编号后的第一标识作为第一键值；各所述第一键值的取值不同。
在本发明实施例中，多个虚拟节点的第一哈希值，可以根据对存储服务器的第一标识进行多次哈希计算得到，第一标识可以为IP地址，例如：“虚拟节点”的哈希计算可以采用对应存储服务器的IP地址加数字后缀的方式，若存储服务器对应的IP地址为(92.168.1.100)，若对应的虚拟节点有两个，那么在对第一标识编号后可以得到(192.168.1.100#1)、(192.168.1.100#2)，依次类推，若有更多的虚拟节点，可以继续进行编号，(192.168.1.100#1)、(192.168.1.100#2)即为虚拟节点对应的第一键值，不同的虚拟节点对应不同的第一键值，以对应不同的第一哈希值。
步骤204，通过预设哈希算法和所述第一键值，确定与每个所述第一键值对应的第一哈希值，所述第一哈希值用于表征所述虚拟节点在所述哈希环中所对应的位置。
在本发明实施例中，在引入虚拟节点之前，存储服务器对应的哈希值可以通过预设哈希算法：Hash(“192.168.1.100”)％2^32进行计算，在引入虚拟节点之后，计算虚拟节点1的哈希值可以为Hash(“192.168.1.100#1”)％2^32；计算虚拟节点2的哈希值可以为Hash(“192.168.1.100#2”)％2^32，通过对第一标识进行编号，在进行哈希计算后，可以使得每个虚拟节点均具有不同的第一哈希值，使得存储服务器对应的虚拟节点可以分布在哈希环的不同位置，实现存储服务器的存储资源平衡。
步骤205，根据所述第一哈希值，确定每个虚拟节点在所述哈希环中的位置，构建所述哈希环。
在本发明实施例中，根据一致性哈希算法构建哈希环，参考步骤103的描述，哈希环的取值范围为0-2^32-1，第一哈希值的取值范围也为0-2^32-1，第一哈希值处于哈希环的取值范围内，通过计算得到的第一哈希值的数值确定每个虚拟节点在哈希环中的位置，进而确定虚拟节点在哈希环上的分布，进而构建哈希环。
步骤206，在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点。
此步骤可参考步骤104，此处不再赘述。
可选地，步骤206具体可以包括：
子步骤2061，在获取到待存储数据的情况下，确定所述待存储数据的第二标识，将所述第二标识作为第二键值。
在本发明实施例中，在获取到待存储数据的情况下，可以确定所述待存储数据的第二标识，例如：若待存储数据是图片，可以将图片的名称作为第二标识，第二标识即为计算待存储数据的第二键值，另外，第二标识还可以为可以标识待存储数据的其他参数，本发明实施例在此不做限定。
子步骤2062，通过所述第二键值和预设哈希算法确定第二哈希值。
在本发明实施例中，对于上述待存储数据，可以通过hash(图片名称)％2^32计算第二哈希值，确定待存储数据映射在哈希环上的位置，以找到存储该待存储数据的存储服务器。
子步骤2063，根据所述第二哈希值在所述哈希环中的映射位置，确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点。
在本发明实施例中，参考图4，若第二哈希值在所述哈希环中的映射位置为图4中的K3，那么按照顺时针的方向，可以确定第二哈希值对应的目标虚拟节点为图4中的V-NodeB2，通过确定虚拟节点V-NodeB2对应的存储服务器，即可以确定存储该待存储数据的存储服务器。
可选地，所有所述第一哈希值在所述哈希环中沿预设方向递增分布，子步骤2063具体可以包括：
子步骤20631，将沿所述预设方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
在本发明实施例中，在确定第二哈希值在哈希环的位置后，可以通过顺时针的方式，确定与第二哈希值最近的虚拟节点，作为目标虚拟节点，目标虚拟节点所对应的存储服务器即为存储待存储数据的存储服务器，对于，每一个第二哈希值，均可以通过顺时针查找的方式，确定对应的目标虚拟节点，参考图4，K1、K2、K3、K4为待存储数据的第二哈希值映射在哈希环上的位置，K1、K2、K3对应的目标虚拟节点分别为V-NodeB4、V-NodeB3、V-NodeB2，K4对应的目标虚拟节点为V-NodeA1，那么可以确定K1 K2、K3将存储在存储服务器NodeB，K4存储在存储服务器NodeA，参考步骤103的描述，存储服务器NodeB的存储容量大于存储服务器NodeA的存储容量，通过按照存储容量分配存储服务器对应的虚拟节点的数量，使得待存储数据可以按照存储服务器的存储容量的大小相对均衡的存储在不同的存储服务器，另外，在确定第二哈希值在哈希环的位置后，还可以按照逆时针的方式查找距离最近的目标第一哈希值，方法同理，本发明实施例在此不做限定。
可选地，子步骤20631具体可以包括：
子步骤206311，在所述哈希环按第一哈希值由小到大顺时针构建的情况下，将沿顺时针方向与所述映射位置距离最近的第一哈希值，作为所述目标虚拟节点。
在本发明实施例中，在哈希环按第一哈希值由小到大顺时针构建的情况下，可以将沿顺时针方向与映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点，即通过顺时针查找哈希值大于第二哈希值的第一个虚拟节点的方式，确定目标虚拟节点。
子步骤206312，在所述哈希环按第一哈希值由小到大逆时针构建的情况下，将沿逆时针方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
在本发明实施例中，在哈希环按第一哈希值由小到大逆时针构建的情况下，可以将沿逆时针方向与映射位置距离最近的第一哈希值，作为所述目标第一哈希值，即通过逆时针查找哈希值大于第二哈希值的第一个虚拟节点的方式，确定目标虚拟节点。
步骤207，将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
此步骤可参考步骤105，此处不再赘述。
综上，本申请实施例中，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，根据存储服务器的存储容量，设定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，其中，存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，使得若存储服务器对应的存储容量越大，那么存储服务器对应的虚拟节点的数量越多，在按照虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环后，存储服务器的存储容量越大，对应的虚拟节点在哈希环的分布越多，使得在存储大量待存储数据时，待存储数据落在存储容量较大的存储服务器的概率更大，使得大量的待存储数据可以根据存储服务器的存储容量的大小相对均衡的存储在不同的存储服务器，实现存储容量大的存储服务器存储相对较多的数据，存储容量小的存储服务器存储相对较少的数据，解决数据存储分配不平衡的问题，有效利用存储服务器的存储容量资源。
参考图6，其示出了本申请实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储装置30，包括：
获取模块301，用于获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量；
数量确定模块302，用于根据所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值；
哈希环构建模块303，用于按照所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环；
第一映射模块304，用于在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点；
第二映射模块305，用于将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
可选地，所述哈希环构建模块包括：
第一键值获得子模块，用于按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量，对所述存储服务器的第一标识进行编号，将编号后的第一标识作为第一键值；各所述第一键值的取值不同；
第一哈希值确定子模块，用于通过预设哈希算法和所述第一键值，确定与每个所述第一键值对应的第一哈希值，所述第一哈希值用于表征所述虚拟节点在所述哈希环中所对应的位置；
构建子模块，用于根据所述第一哈希值，确定每个虚拟节点在所述哈希环中的位置，构建所述哈希环。
可选地，第一映射模块304，包括：
第二键值获得子模块，用于在获取到待存储数据的情况下，确定所述待存储数据的第二标识，将所述第二标识作为第二键值；
第二哈希值确定子模块，用于通过所述第二键值和预设哈希算法确定第二哈希值；
目标虚拟节点确定子模块，用于根据所述第二哈希值在所述哈希环中的映射位置，确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点。
可选地，所有所述第一哈希值在所述哈希环中沿预设方向递增分布，所述目标虚拟节点确定子模块，包括：
第一子模块，用于将沿所述预设方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
可选地，所述第一子模块，包括：
第二子模块，用于在所述哈希环按第一哈希值由小到大顺时针构建的情况下，将沿顺时针方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点；
第三子模块，用于在所述哈希环按第一哈希值由小到大逆时针构建的情况下，将沿逆时针方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
可选地，所述数量确定模块302，包括：
数量比值确定字模块，用于根据每个存储服务器的存储容量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量之间的比值，所述存储容量之间的比值与所述虚拟节点的数量之间的比值相同；
虚拟节点的数量设置子模块，用于根据所述虚拟节点的数量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量。
可选地，所述数量确定模块302，包括：
吞吐量获取子模块，用于获取所述存储服务器的吞吐量；
存储性能值确定子模块，用于基于所述存储服务器的存储容量和所述吞吐量，确定所述存储服务器的存储性能值；
虚拟节点数量确定子模块，用于根据所述存储性能值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储性能值与所述存储服务器对应的虚拟节点的数量为正比例关系。
综上，本申请实施例中，通过获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量，根据存储服务器的存储容量，设定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，其中，存储服务器的存储容量与虚拟节点的数量为正比例关系，使得若存储服务器对应的存储容量越大，那么存储服务器对应的虚拟节点的数量越多，在按照虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环后，存储服务器的存储容量越大，对应的虚拟节点在哈希环的分布越多，使得在存储大量待存储数据时，待存储数据落在存储容量较大的存储服务器的概率更大，使得大量的待存储数据可以根据存储服务器的存储容量的大小相对均衡的存储在不同的存储服务器，实现存储容量大的存储服务器存储相对较多的数据，存储容量小的存储服务器存储相对较少的数据，解决数据存储分配不平衡的问题，有效利用存储服务器的存储容量资源。
图7据一示例性实施例示出的一种电子设备600的框图。例如，电子设备600可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图7子设备600可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。
处理组件602通常控制电子设备600的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理组件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。
存储器604用于存储各种类型的数据以支持在电子设备600的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，多媒体等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件606为电子设备600的各种组件提供电力。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备600生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件608包括在所述电子设备600和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的分界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备600处于操作模式，如拍摄模式或多媒体模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件610用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当电子设备600处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为电子设备600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以检测到电子设备600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备600的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测电子设备600或电子设备600一个组件的位置改变，用户与电子设备600接触的存在或不存在，电子设备600方位或加速/减速和电子设备600的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件616用于便于电子设备600和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备600可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，运营商网络(如2G、3G、4G或5G)，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于实现本申请实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器604，上述指令可由电子设备600的处理器620执行以完成上述方法。例如，所述非临时性存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
图8据一示例性实施例示出的一种电子设备700的框图。例如，电子设备700可以被提供为一服务器。参照图8，电子设备700包括处理组件722，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器732所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件722的执行的指令，例如应用程序。存储器732中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件722被配置为执行指令，以执行本申请实施例提供的一种基于一致性哈希算法的数据存储方法。
电子设备700还可以包括一个电源组件726被配置为执行电子设备700的电源管理，一个有线或无线网络接口750被配置为将电子设备700连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口758。电子设备700可以操作基于存储在存储器732的操作系统，例如WindowsServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种基于一致性哈希算法的数据存储方法，其特征在于，所述方法包括：
获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量；
根据每个所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值；
按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量以及所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环；
在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点；
将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量以及所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环，包括：
按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量，对每个所述存储服务器的第一标识进行编号，将编号后的第一标识作为第一键值；各所述第一键值的取值不同；
通过预设哈希算法和所述第一键值，确定与每个所述第一键值对应的第一哈希值，所述第一哈希值用于表征所述虚拟节点在所述哈希环中所对应的位置；
根据所述第一哈希值，确定每个虚拟节点在所述哈希环中的位置，构建所述哈希环。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，包括：
根据每个存储服务器的存储容量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量之间的比值，所述存储容量之间的比值与所述虚拟节点的数量之间的比值相同；
根据所述虚拟节点的数量之间的比值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点，包括：
在获取到待存储数据的情况下，确定所述待存储数据的第二标识，将所述第二标识作为第二键值；
通过所述第二键值和预设哈希算法确定第二哈希值；
根据所述第二哈希值在所述哈希环中的映射位置，确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所有所述第一哈希值在所述哈希环中沿预设方向递增分布，所述根据所述第二哈希值在所述哈希环中的映射位置，确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点，包括：
将沿所述预设方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将沿所述预设方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点，包括：
在所述哈希环按第一哈希值由小到大顺时针构建的情况下，将沿顺时针方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点；
在所述哈希环按第一哈希值由小到大逆时针构建的情况下，将沿逆时针方向与所述映射位置距离最近的虚拟节点，作为所述目标虚拟节点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，包括：
获取所述存储服务器的吞吐量；
基于所述存储服务器的存储容量和所述吞吐量，确定所述存储服务器的存储性能值；
根据所述存储性能值，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储性能值与所述存储服务器对应的虚拟节点的数量为正比例关系。
8.一种基于一致性哈希算法的数据存储装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取服务器集群中每个存储服务器的存储容量；
数量确定模块，用于根据每个所述存储服务器的存储容量，确定每个存储服务器对应的虚拟节点的数量，所述存储服务器的存储容量与所述虚拟节点的数量为正比例关系，每个所述虚拟节点具有对应的第一哈希值；
哈希环构建模块，用于按照每个所述存储服务器对应的虚拟节点的数量以及所述虚拟节点的第一哈希值的大小顺序，构建哈希环；
第一映射模块，用于在获取到待存储数据的情况下，根据由所述待存储数据计算得到的第二哈希值，在所述哈希环上确定与所述第二哈希值对应的目标虚拟节点；
第二映射模块，用于将所述待存储数据存储在所述目标虚拟节点对应的目标存储服务器中。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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