分布式key-value数据库LightCloud的设计原理
LightCloud是最近看到的一个比较轻巧的分布式key-value数据库，尽管这类软件已经让人觉得审美疲劳，但我仍然觉得它的设计思路值 得一提。
特色
除开其项目主页上列出来的特点不提，我觉得还能数得上的特色有：
- 理论上可以用任意key-value数据库做为底层存储，现在支持以tokyo tyrant或者redis作为底层的存储，如果使用redis可以获得更好的 性能（大概提升30%~50%）
- 没有定制服务器端，基本上靠客户端语言来实现键值查找。优点是部署起来比较简单，缺点也是显而易见的，效率会有损失。
- 可以很方便的移植到其它语言上，我已经在github上找到一个ruby版本，甚至还有个php版本的实现。
- 可以方便的增加节点。
- 结构简单，方便hack
LightCloud的设计原理
Hash ring
LightCloud不能免俗的使用了一致性hash算法（ConsistentHashing），这是为了避免新增数据节点时发生集体拆迁事件。Consistent Hashing算法的原理请参考这里。
last.fm的工作人员写的ketama算法算是比较常见的一致性算法，在libmemcached里大量使用。而LightCloud的作者当 时还没发现合适的ketamapython版，所以干脆自己捋起袖子写了个python版本的hash_ring，不到50行。这个是量身定制的，所以效率也还过得去，但是兼容 ketama就别想了。
献上hash圈圈一个以明志：
LightCloud的hash环有什么与众不同？
其它分布式key-value数据库采用的办法是复制数据到多个节点上，例如AmazonDynamo的复制策略图：
Dynamo用了许多办法解决consistent问题，系统相当复杂。而LightCloud直接使用tokyotyrant的master-master复制功能，大幅简化了这部分的逻辑。所以在它的hash环上，单个节点其实是一对master-master的 tokyo tyrant，焦不离孟不离焦。
在新增数据节点时，如果没有路由服务找到正确的服务器，可能会损失数据。那么LightCloud继续采用流氓手段解决这个问题，他又给上了个环， 保证不会发生意外。这两个hash环里的节点仍然是之前提到的tokyo tyrant双人组，一个环叫lookup， 记录了每一个key保存在哪个storage节点上；另外一个环叫storage，这是真正存放数据的地方。于是它的 结构图变成了下面这个样子：
这部分比较难以理解，试着就上图阐述一下：
- 一个名叫A的家伙，住在storage_SB地区(storage ring)。同时，我们还告诉记性好的lookup_B(lookupring)，A君的地址为storage_SB。
- 很不幸或很幸运，咱们的数据膨胀到需要扩容了，于是新增了一个违章建筑storge_X，这个该死的建筑正好影响了我们找到A君。这时候，我们还 可以问起记性好的lookup_B，A君住在哪个角落里啊？ ―― lookup_B日道：他就住在sotrage_SB一带~
- lookup这群家伙记性虽然好，但是也架不住人多，再也记不住这么多人的住址，所以又新来了几个记性好的lookup。这个会影响咱们找到 storage住哪吗？答案是不会，因为没有新增别的违章storage建筑，咱们不需要问路也能找着人。
按照以上推论，一定要避免出现同时增加lookup和storage节点，这很可能会损失数据。
参考网页
- http://opensource.plurk.com/LightCloud/
- http://www.ooso.net/archives/549