摘要：在分布式數據庫中，一份數據往往會存儲多份拷貝所謂冗余，或者現在，假設我們有一個服務器節點，存有三個數據分別是，。

Riak 是一個 erlang 開發的開源的分布式 key-value 數據庫，
在 High Availability, Fault Tolerance, Scalability 方面表現優異。
其實現受 Amazon Dynamodb 啟發，是一個很有代表性的分布式數據庫。

Riak 集群是一個去中心化的集群。每個服務器節點都是平等的，可以自由地添加和刪除。
這使得 Riak 的故障轉移(Failure Over)和擴展非常容易。
在 CAP 理論方面，Riak 可以自由地在 CP 和 AP 之間做平衡。

下面還是讓我們從簡單的例子開始，來理解下 Riak 的分布式數據庫模型，包括數據的存儲，節點服務器的，CAP理論的關系等。

首先讓我們先定義一個概念：N，表示數據的"份數"。在分布式數據庫中，一份數據往往會存儲多份拷貝(所謂冗余，或者 replications)

現在，假設我們有一個服務器節點(node1)，存有三個數據(key分別是 P0, P1, P2)，N = 1。那么可以想象，這三個數據都是存放在 node1 中。如下圖所示：

當 N = 2 時，假設 P0, P1, P2 的冗余數據分別是 R0, R1, R2， 那么可以想象，這6個數據也應該都存儲在 node1 中，如 下圖所示：

這時候，讓我們把服務器節點增加到2個(node1, node2)，那么可以想象，6個數據有很多中組合方式，例如下面這兩種：

也許你發現了，他們有個共同點：同一個數據的冗余數據放在不同的服務器節點中。這樣就算一個節點刪除(當機)了，集群的數據仍然能保證完整性。
這為故障轉移(Failure over)提供了基礎。

那么現在的問題來了，是否有什么科學(公式化)的方式來找到分配這些數據的組合(之一)呢？

Riak 通過被稱作 Riak Ring 的東西來解決這個問題。

首先，Riak 將所有的 key 通過 hash 函數映射到一個 160 bit 的整數空間中。
即一個 key 對應著一個 0 ~ 2^160 - 1 的整數。

然后，Riak 引入了 vnode(虛擬節點) 的概念，vnode 個數是可以配置的，默認是 64。
160 bit 的整數會均勻的分布到所有的 vnode。

最后，這些 vnode 會"均勻地"分配到 物理節點上。具體的分配的方法很巧妙，通過 Riak Ring 這樣的東西。

下面我們用一幅圖來具體解釋下 Riak Ring。圖中，假設 vnode 32 個，服務器節點 4個。

讓我們把 160 bit 想像成一個環，環上的一小段代表一個 vnode。四種顏色分別代表 4 個服務器節點。

2^160 個整數按照從小到大的順序均勻地分布到 32 個 vnode 中，例如 2^159 是第 17 個 vnode 上的第一個整數。

32 個 vnode 按照從小到大的順序依次被分配到 4 個服務器節點上。即：

1, 5, 9...29 vnode 分配給第1個服務器節點(node1)

2, 6, 10...30 vnode 分配給第1個服務器節點(node2)

3, 7, 11...31 vnode 分配給第1個服務器節點(node3)

4, 8, 12...32 vnode 分配給第1個服務器節點(node4)

現在還剩下一個問題：

冗余數據的存儲

我們先假設 N = 3(即有2份冗余存儲)

假設要存儲的數據，key 為 test-key ，根據 Riak Ring 算出來，應該存儲在 vnode6(即：node2)上。
那么 拷貝1 存儲在 vnode7(即：node3)上，拷貝2 存儲在 vnode8(即：node4)上。

所以 Riak 對于冗余數據的存儲策略是：將冗余數據依次存到下一個vnode中。