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负载均衡算法(待续)

作者:互联网

原文连接:假如古代皇帝也懂负载均衡算法

 

轮询算法

  据史料记载,乾隆一生妃嫔就有42人,还不算大明湖畔的夏雨荷等在下江南时候留下的情。

  假设在某个时期内,皇阿玛最宠幸的有令妃、娴妃、高贵妃、纯妃四位。那普通的轮询算法怎么去选择呢?我们先定义一个妃子集合如下:

/**
 * *所有妃子集合
 */
public static final List<String> PRINCESS_LIST = Arrays.asList("令妃", "娴妃", "高贵妃", "纯妃");

 

然后从列表中轮询侍寝的妃子,用一个变量index去记录轮询的位置。

// 记录循环的位置
private static Integer index = 0;

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println(getPrincess());
    }
}

private static String getPrincess() {
    // 超过数组大小需要归零(每次获取前判断,防止配置变化导致索引越界)
    if (index >= PrincessConfig.PRINCESS_LIST.size()) {
        index = 0;
    }

    String princess = PrincessConfig.PRINCESS_LIST.get(index);

    index++;

    return princess;
}

输出结果就不贴出来了。该算法的特点就是简单、简单、简单!但是也存在很大缺点!如果皇帝更宠爱令妃,想让她侍寝的概率更高呢?那就需要用到下面的加权轮询算法!

 

加权轮询算法

  加权轮询就是可以主观的给每个妃子设置一个喜好值(权重值),以控制被选中的概率,因此我们需要定义如下的配置:

/**
 * *所有妃子集合
 */
public static final Map<String, Integer> PRINCESS_MAP = new LinkedHashMap<String, Integer>() {
    {
        put("令妃", 5);
        put("娴妃", 1);
        put("高贵妃", 3);
        put("纯妃", 2);
    }
};

  这里的配置就不再是简单的一个集合,每个妃子都对应了一个权重值,那轮询的时候怎么根据这个值去提高被选中的概率呢?下面我们来讲三种比较常见的实现。

 

加权轮询实现一

  我们的思路是把这个map的key(妃子)根据权重值转存到一个list中,然后再去轮询这个list,如果权重值为5,那就在list中添加5条相同的记录!然后我们去遍历这个list,这样权重值越高,在list中出现的概率就越高,被轮询中的概率也就越高!

// 记录循环的位置
private static Integer index = 0;

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 11; i++) {
        System.out.println(getPrincess1());
    }
}

private static String getPrincess1() {

    // 遍历map放入到list中
    List<String> princessList = new ArrayList<String>();
    for (String princess : PrincessConfig.PRINCESS_MAP.keySet()) {
        int weight = PrincessConfig.PRINCESS_MAP.get(princess);
        // 根据权重值重复放入到一个list中
        for (int i = 0; i < weight; i++) {
            princessList.add(princess);
        }
    }

    if (index >= princessList.size()) {
        index = 0;
    }
    String princess = princessList.get(index);

    index++;

    return princess;
}

  

输出结果如下

  1578743683650

  该加权轮询算法比较简单,比较容易实现。但是也有个问题,我们配置的权重值是5、1、3、2,那我们是不是也可以配置成50、10、30、20呢?那按照上面的方式,我们是不是就需要把同样的元素往list里面放几百个呢?这显然是比较不合理且耗内存的!

 

加权轮询实现二

  基于上面的算法存在问题,我们考虑用类似占比的方式来处理。比如我们配置的权重值为50、10、30、20,那在横坐标上表示就是0_____50_60__80__110。我们还是用一个index去记录轮询的位置,如果index在050之间就代表第一个妃子被选中,如果在5060之间就代表第二个妃子被选中......我们看具体代码实现!

// 记录循环的位置
private static Integer indexInteger = 0;

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 11; i++) {
        System.out.println(getPrincess2());
    }
}

private static String getPrincess2() {
    //记录总权重值
    int totalWeight = 0;
    for (String princess : PrincessConfig.PRINCESS_MAP.keySet()) {
        int weight = PrincessConfig.PRINCESS_MAP.get(princess);
        totalWeight += weight;
    }

    // 归零
    if (indexInteger >= totalWeight) {
        indexInteger = 0;
    }

    int index = indexInteger;
    String result = null;
    for (String princess : PrincessConfig.PRINCESS_MAP.keySet()) {
        int weight = PrincessConfig.PRINCESS_MAP.get(princess);

        // 落在当前区间 直接返回
        if (index < weight) {

            result = princess;
            break;
        }

        // 没有落在当前区间 继续循环
        index = index - weight;

    }

    indexInteger++;
    return result;
}  

输出结果与上面的方法一毛一样:

  1578743683650

  该加权轮询算法略复杂于第一种,但是这两种实现都存在的共同问题就是,按照我们目前的配置去轮询会连续5次令妃、再1次娴妃、再3次高贵妃......连续5次!就算皇阿玛再喜欢令妃,怕是令妃也有点吃不消~用计算机术语说也就是负载不是很均衡!

 

加权轮询实现三(平滑加权轮询)

  平滑加权轮询算法就是为了解决上面负载不均衡的情况的,该算法实现起来相对比较复杂!每个妃子不仅有一个权重值(weight),还有一个会变化的动态权重值(dynamicWeight)来辅助计算,动态权重值计算逻辑如下:

1、动态权重值dynamicWeight初始为0。

2、每次获取轮询获取目标妃子时先设置dynamicWeight=dynamicWeight+weight。

3、然后找到所有妃子中动态权重值dynamicWeight最大的一个,则为本次轮询到的目标。

4、将本次轮询到的目标的dynamicWeight设置为dynamicWeight-totalWeight(总权重值)

  这样看可能会有点不是很明白,我们来做个推算,假设我们还是有如下配置(配置中只有妃子名称及对应的权重值):

/**
 * *所有妃子集合
 */
public static final Map<String, Integer> PRINCESS_MAP = new LinkedHashMap<String, Integer>() {
    {
        put("令妃", 5);
        put("娴妃", 1);
        put("高贵妃", 3);
        put("纯妃", 2);
    }
};

  

 

 

 

 

 

  

 

  

 

标签:待续,index,负载,String,轮询,PRINCESS,算法,static,princess
来源: https://www.cnblogs.com/panpanwelcome/p/12597122.html