OpenStack Swift 中的一致性哈希算法
1. 创建 OpenStack Swift 环文件
了解 OpenStack Swift 的一致性哈希算法前，先看一下 OpenStack Swift 的一致性哈希环是如何生成的。
1.1. 创建环文件 (create)
首先，要为 Account、Container 和 Object 这三种服务分别创建环文件。
命令格式为：swift-ring-builder <builder_file> create <part_power> <replicas> <min_part_hours>
其中：
<builder_file>: 为环指定的构建文件名，如 account.builder、container.builder、object.builder。<part_power>: 分区总数是 2 的 part_power 次方。例如，值为 10 则代表有 1024 个分区。<replicas>: 每个数据的副本数，生产环境通常为 3。<min_part_hours>: 一个分区被移动后，多少小时内不能再次移动，通常设为 1。
# 创建 Account 环
swift-ring-builder account.builder create 10 3 1
# 创建 Container 环
swift-ring-builder container.builder create 10 3 1
# 创建 Object 环
swift-ring-builder object.builder create 10 3 1
Account 环、Container 环、Object 环的操作方法类似，下文中将只对 Object 环进行操作。
1.2. 添加存储设备
使用 add 命令将你的所有存储节点和磁盘添加到刚才创建的环中。
命令格式为：swift-ring-builder <builder_file> add --region <region> --zone <zone> --ip <ip> --port <port> --device <device> --weight <weight>
关键参数说明：
--region: 地域。--zone: 可用区，用于将数据副本分散到不同机架或电源，提高可用性。--ip: 存储节点的管理或数据网络 IP 地址。--port: 端口，比如 Account 环使用端口6002，Container 环使用6001，Object 环使用6000。--device: 存储设备的名称，如 sdb 或 sdb1。--weight: 设备权重，代表其存储容量相对大小。例如，一个 2TB 的磁盘权重为 100，一个 1TB 的为 50。
以 Object 环为例：
# 为 Object 环添加设备（端口 6000）
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 1 --ip 10.0.0.51 --port 6000 --device sdb --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 1 --ip 10.0.0.51 --port 6000 --device sdc --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 1 --ip 10.0.0.51 --port 6000 --device sdd --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 2 --ip 10.0.0.52 --port 6000 --device sdb --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 2 --ip 10.0.0.52 --port 6000 --device sdc --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 2 --ip 10.0.0.52 --port 6000 --device sdd --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 3 --ip 10.0.0.53 --port 6000 --device sdb --weight 100
1.3. 平衡环 (rebalance)
所有设备添加完毕后，执行 rebalance 命令，让环根据设备权重分配数据分区。
# 平衡 Object 环
swift-ring-builder object.builder rebalance
如果分区分布不够均衡，命令会打印类似以下的输出：
Reassigned 3072 (300.00%) partitions. Balance is now 0.20. Dispersion is now 19.04
-------------------------------------------------------------------------------
NOTE: Dispersion of 19.042969 indicates some parts are not
optimally dispersed.
You may want to adjust some device weights, increase
the overload or review the dispersion report.
-------------------------------------------------------------------------------
Reassigned 3072 (300.00%) partitions：本次共有 3072 个分区副本（占分区数 1024 的 300%）发生了移动；Balance is now 0.20：当前环的负载均衡程度，它是一个 0-1 的数值，越接近 0 越理想；Dispersion is now 19.04：分散度为 19.04，越接近 0 说明分区在多层级（region / zone / server / device）上的分布越均匀
1.4. 扩容存储设备
根据刚刚我们添加的存储设备，Zone 1 和 Zone 2 都有三个存储设备，且权重相同，但 Zone 3 只有一个存在设备。
现在，我们为 Zone 3 扩容两块盘后再重新 rebalance：
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 3 --ip 10.0.0.53 --port 6000 --device sdc --weight 100
swift-ring-builder object.builder add --region 1 --zone 3 --ip 10.0.0.53 --port 6000 --device sdd --weight 100
swift-ring-builder object.builder rebalance
rebalance 报错：
No partitions could be reassigned.
The time between rebalances must be at least min_part_hours: 1 hours (0:47:45 remaining)
这是因为我们设置了分区移动后 1 小时内不能再移动。由于我们的环文件仅作为测试，可以将 min_part_hours 设置为 0（生产环境不要这么操作）：
swift-ring-builder object.builder set_min_part_hours 0
swift-ring-builder object.builder rebalance
输出如下：
Reassigned 878 (85.74%) partitions. Balance is now 0.20. Dispersion is now 0.00
当前的分散度已经达到了 0，集群整体的数据分布已经处于健康状态。
2. 一些基本概念
2.1. 存储设备 (Device)
存储设备 (Device) 是数据存储的物理单元，一个存储设备就是一个目录。通常会将节点上用于存储的硬盘设备挂载到 /srv/node 下，如 /srv/node/sdb。
2.2. 分区 (Partition)
Partition 是 Ring 中的数据分布基本单元。Ring 会将所有数据均匀地划分到固定数量的 Partition 中。这个数量在创建 Ring 时由 part_power 参数决定：2^part_power = Partition 总数。
为什么要引入 Partition？OpenStack Swift 存储的文件数量通常很大，通过引入 Partition，可以让需要分配的元素限定在固定的数量。
2.3. 副本 (Replica)
Replica 指的是一个 Partition 的副本数量。为了提高可用性，每个 Partition 都会在集群的不同 Device 上保存多份拷贝，默认通常是 3 份。Ring 会确保这 3 个副本分布在尽可能不同的 Zone、Device 上。