校园春色亚洲色图_亚洲视频分类_中文字幕精品一区二区精品_麻豆一区区三区四区产品精品蜜桃

主頁 > 知識庫 > 布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法

布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法

熱門標簽:河南電銷卡外呼系統哪家強 揚州地圖標注app 青島語音外呼系統招商 騰訊外呼管理系統 岳陽外呼型呼叫中心系統在哪里 山西探意電話機器人 昭通辦理400電話 山西回撥外呼系統 百應電話機器人服務

引言

在介紹布隆過濾器之前我們首先引入幾個場景。

場景一

在一個高并發的計數系統中,如果一個key沒有計數,此時我們應該返回0,但是訪問的key不存在,相當于每次訪問緩存都不起作用了。那么如何避免頻繁訪問數量為0的key而導致的緩存被擊穿?

有人說, 將這個key的值置為0存入緩存不就行了嗎?確實,這是一個好的方案。大部分情況我們都是這樣做的,當訪問一個不存在的key的時候,設置一個帶有過期時間的標志,然后放入緩存。不過這樣做的缺點也很明顯,浪費內存和無法抵御隨機key攻擊。

場景二

在一個黑名單系統中,我們需要設置很多黑名單內容。比如一個郵件系統,我們需要設置黑名單用戶,當判斷垃圾郵件的時候,要怎么去做。比如爬蟲系統,我們要記錄下來已經訪問過的鏈接避免下次訪問重復的鏈接。

在郵件很少或者用戶很少的情況下,我們用普通數據庫自帶的查詢就能完成。在數據量太多的時候,為了保證速度,通常情況下我們會將結果緩存到內存中,數據結構用hash表。這種查找的速度是O(1),但是內存消耗也是驚人的。打個比方,假如我們要存10億條數據,每條數據平均占據32個字節,那么需要的內存是64G,這已經是一個驚人的大小了。

一種解決思路

能不能有一種思路,查詢的速度是O(1),消耗內存特別小呢?前輩門早就想出了一個很好的解決方案。由于上面說的場景判斷的結果只有兩種狀態(是或者不是,存在或者不存在),那么對于所存的數據完全可以用位來表示!數據本身則可以通過一個hash函數計算出一個key,這個key是一個位置,而這個key所對的值就是0或者1(因為只有兩種狀態),如下圖:

布隆過濾器原理

上面的思路其實就是布隆過濾器的思想,只不過因為hash函數的限制,多個字符串很可能會hash成一個值。為了解決這個問題,布隆過濾器引入多個hash函數來降低誤判率。

下圖表示有三個hash函數,比如一個集合中有x,y,z三個元素,分別用三個hash函數映射到二進制序列的某些位上,假設我們判斷w是否在集合中,同樣用三個hash函數來映射,結果發現取得的結果不全為1,則表示w不在集合里面。

布隆過濾器處理流程

布隆過濾器應用很廣泛,比如垃圾郵件過濾,爬蟲的url過濾,防止緩存擊穿等等。下面就來說說布隆過濾器的一個完整流程,相信讀者看到這里應該能明白布隆過濾器是怎樣工作的。

第一步:開辟空間

開辟一個長度為m的位數組(或者稱二進制向量),這個不同的語言有不同的實現方式,甚至你可以用文件來實現。

第二步:尋找hash函數

獲取幾個hash函數,前輩們已經發明了很多運行良好的hash函數,比如BKDRHash,JSHash,RSHash等等。這些hash函數我們直接獲取就可以了。

第三步:寫入數據

將所需要判斷的內容經過這些hash函數計算,得到幾個值,比如用3個hash函數,得到值分別是1000,2000,3000。之后設置m位數組的第1000,2000,3000位的值位二進制1。

第四步:判斷

接下來就可以判斷一個新的內容是不是在我們的集合中。判斷的流程和寫入的流程是一致的。

誤判問題

布隆過濾器雖然很高效(寫入和判斷都是O(1),所需要的存儲空間極小),但是缺點也非常明顯,那就是會誤判。當集合中的元素越來越多,二進制序列中的1的個數越來越多的時候,判斷一個字符串是否在集合中就很容易誤判,原本不在集合里面的字符串會被判斷在集合里面。

數學推導

布隆過濾器原理十分簡單,但是hash函數個數怎么去判斷,誤判率有多少?

假設二進制序列有m位,那么經過當一個字符串hash到某一位的概率為:

1m

也就是說當前位被反轉為1的概率:

p(1)=1m

那么這一位沒有被反轉的概率為:

p(0)=1−1m

假設我們存入n各元素,使用k個hash函數,此時沒有被翻轉的概率為:

p(0)=(1−1m)nk

那什么情況下我們會誤判呢,就是原本不應該被翻轉的位,結果翻轉了,也就是

p(誤判)=1−(1−1m)nk

由于只有k個hash函數同時誤判了,整體才會被誤判,最后誤判的概率為

p(誤判)=(1−(1−1m)nk)k

要使得誤判率最低,那么我們需要求誤判與m、n、k之間的關系,現在假設m和n固定,我們計算一下k。可以首先看看這個式子:

(1−1m)nk

由于我們的m很大,通常情況下我們會用2^32來作為m的值。上面的式子中含有一個重要極限

limx→∞(1+1x)x=e

因此誤判率的式子可以寫成

 p(誤判)=(1−(e)−nk/m)k

接下來令t=−n/m,兩邊同時取對數,求導,得到:

p′1p=ln(1−etk)+klnet(−etk)1−etk

讓p′=0,則等式后面的為0,最后整理出來的結果是

(1−etk)ln(1−etk)=etklnetk

計算出來的k為ln2mn,約等于0.693mn,將k代入p(誤判),我們可以得到概率和m、n之間的關系,最后的結果

(1/2)ln2mn,約等于0.6185m/n

以上我們就得出了最佳hash函數個數以及誤判率與mn之前的關系了。

下表是m與n比值在k個hash函數下面的誤判率

m/n k k=1 k=2 k=3 k=4 k=5 k=6 k=7 k=8
2 1.39 0.393 0.400      
3 2.08 0.283 0.237 0.253     
4 2.77 0.221 0.155 0.147 0.160    
5 3.46 0.181 0.109 0.092 0.092 0.101   
6 4.16 0.154 0.0804 0.0609 0.0561 0.0578 0.0638  
7 4.85 0.133 0.0618 0.0423 0.0359 0.0347 0.0364  
8 5.55 0.118 0.0489 0.0306 0.024 0.0217 0.0216 0.0229 
9 6.24 0.105 0.0397 0.0228 0.0166 0.0141 0.0133 0.0135 0.0145
10 6.93 0.0952 0.0329 0.0174 0.0118 0.00943 0.00844 0.00819 0.00846
11 7.62 0.0869 0.0276 0.0136 0.00864 0.0065 0.00552 0.00513 0.00509
12 8.32 0.08 0.0236 0.0108 0.00646 0.00459 0.00371 0.00329 0.00314
13 9.01 0.074 0.0203 0.00875 0.00492 0.00332 0.00255 0.00217 0.00199
14 9.7 0.0689 0.0177 0.00718 0.00381 0.00244 0.00179 0.00146 0.00129
15 10.4 0.0645 0.0156 0.00596 0.003 0.00183 0.00128 0.001 0.000852
16 11.1 0.0606 0.0138 0.005 0.00239 0.00139 0.000935 0.000702 0.000574
17 11.8 0.0571 0.0123 0.00423 0.00193 0.00107 0.000692 0.000499 0.000394
18 12.5 0.054 0.0111 0.00362 0.00158 0.000839 0.000519 0.00036 0.000275
19 13.2 0.0513 0.00998 0.00312 0.0013 0.000663 0.000394 0.000264 0.000194
20 13.9 0.0488 0.00906 0.0027 0.00108 0.00053 0.000303 0.000196 0.00014
21 14.6 0.0465 0.00825 0.00236 0.000905 0.000427 0.000236 0.000147 0.000101
22 15.2 0.0444 0.00755 0.00207 0.000764 0.000347 0.000185 0.000112 7.46e-05
23 15.9 0.0425 0.00694 0.00183 0.000649 0.000285 0.000147 8.56e-05 5.55e-05
24 16.6 0.0408 0.00639 0.00162 0.000555 0.000235 0.000117 6.63e-05 4.17e-05
25 17.3 0.0392 0.00591 0.00145 0.000478 0.000196 9.44e-05 5.18e-05 3.16e-05
26 18 0.0377 0.00548 0.00129 0.000413 0.000164 7.66e-05 4.08e-05 2.42e-05
27 18.7 0.0364 0.0051 0.00116 0.000359 0.000138 6.26e-05 3.24e-05 1.87e-05
28 19.4 0.0351 0.00475 0.00105 0.000314 0.000117 5.15e-05 2.59e-05 1.46e-05
29 20.1 0.0339 0.00444 0.000949 0.000276 9.96e-05 4.26e-05 2.09e-05 1.14e-05
30 20.8 0.0328 0.00416 0.000862 0.000243 8.53e-05 3.55e-05 1.69e-05 9.01e-06
31 21.5 0.0317 0.0039 0.000785 0.000215 7.33e-05 2.97e-05 1.38e-05 7.16e-06
32 22.2 0.0308 0.00367 0.000717 0.000191 6.33e-05 2.5e-05 1.13e-05 5.73e-06

php+Redis實現的布隆過濾器

由于Redis實現了setbit和getbit操作,天然適合實現布隆過濾器,redis也有布隆過濾器插件。這里使用php+redis實現布隆過濾器。

首先定義一個hash函數集合類,這些hash函數不一定都用到,實際上32位hash值的用3個就可以了,具體的數量可以根據你的位序列總量和你需要存入的量決定,上面已經給出最佳值。

class BloomFilterHash
{
 /**
 * 由Justin Sobel編寫的按位散列函數
 */
 public function JSHash($string, $len = null)
 {
  $hash = 1315423911;
  $len || $len = strlen($string);
  for ($i=0; $i$len; $i++) {
  $hash ^= (($hash  5) + ord($string[$i]) + ($hash >> 2));
  }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 該哈希算法基于AT&T貝爾實驗室的Peter J. Weinberger的工作。
 * Aho Sethi和Ulman編寫的“編譯器(原理,技術和工具)”一書建議使用采用此特定算法中的散列方法的散列函數。
 */
 public function PJWHash($string, $len = null)
 {
 $bitsInUnsignedInt = 4 * 8; //(unsigned int)(sizeof(unsigned int)* 8);
  $threeQuarters = ($bitsInUnsignedInt * 3) / 4;
  $oneEighth = $bitsInUnsignedInt / 8;
  $highBits = 0xFFFFFFFF  (int) ($bitsInUnsignedInt - $oneEighth);
  $hash = 0;
  $test = 0;
  $len || $len = strlen($string);
  for($i=0; $i$len; $i++) {
 $hash = ($hash  (int) ($oneEighth)) + ord($string[$i]); } $test = $hash  $highBits; if ($test != 0) { $hash = (($hash ^ ($test >> (int)($threeQuarters)))  (~$highBits));
  }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 類似于PJW Hash功能,但針對32位處理器進行了調整。它是基于UNIX的系統上的widley使用哈希函數。
 */
 public function ELFHash($string, $len = null)
 {
 $hash = 0;
 $len || $len = strlen($string);
  for ($i=0; $i$len; $i++) {
   $hash = ($hash  4) + ord($string[$i]); $x = $hash  0xF0000000; if ($x != 0) { $hash ^= ($x >> 24);
   }
   $hash = ~$x;
  }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 這個哈希函數來自Brian Kernighan和Dennis Ritchie的書“The C Programming Language”。
 * 它是一個簡單的哈希函數,使用一組奇怪的可能種子,它們都構成了31 .... 31 ... 31等模式,它似乎與DJB哈希函數非常相似。
 */
 public function BKDRHash($string, $len = null)
 {
  $seed = 131; # 31 131 1313 13131 131313 etc..
  $hash = 0;
  $len || $len = strlen($string);
  for ($i=0; $i$len; $i++) {
   $hash = (int) (($hash * $seed) + ord($string[$i]));
  }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 這是在開源SDBM項目中使用的首選算法。
 * 哈希函數似乎對許多不同的數據集具有良好的總體分布。它似乎適用于數據集中元素的MSB存在高差異的情況。
 */
 public function SDBMHash($string, $len = null)
 {
 $hash = 0;
 $len || $len = strlen($string);
 for ($i=0; $i$len; $i++) {
 $hash = (int) (ord($string[$i]) + ($hash  6) + ($hash  16) - $hash);
 }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 由Daniel J. Bernstein教授制作的算法,首先在usenet新聞組comp.lang.c上向世界展示。
 * 它是有史以來發布的最有效的哈希函數之一。
 */
 public function DJBHash($string, $len = null)
 {
 $hash = 5381;
 $len || $len = strlen($string);
 for ($i=0; $i$len; $i++) {
 $hash = (int) (($hash  5) + $hash) + ord($string[$i]);
 }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * Donald E. Knuth在“計算機編程藝術第3卷”中提出的算法,主題是排序和搜索第6.4章。
 */
 public function DEKHash($string, $len = null)
 {
 $len || $len = strlen($string);
 $hash = $len;
 for ($i=0; $i$len; $i++) {
 $hash = (($hash  5) ^ ($hash >> 27)) ^ ord($string[$i]);
 }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }

 /**
 * 參考 http://www.isthe.com/chongo/tech/comp/fnv/
 */
 public function FNVHash($string, $len = null)
 {
 $prime = 16777619; //32位的prime 2^24 + 2^8 + 0x93 = 16777619
 $hash = 2166136261; //32位的offset
 $len || $len = strlen($string);
 for ($i=0; $i$len; $i++) {
 $hash = (int) ($hash * $prime) % 0xFFFFFFFF;
 $hash ^= ord($string[$i]);
 }
 return ($hash % 0xFFFFFFFF)  0xFFFFFFFF;
 }
}

接著就是連接redis來進行操作

/**
 * 使用redis實現的布隆過濾器
 */
abstract class BloomFilterRedis
{
 /**
 * 需要使用一個方法來定義bucket的名字
 */
 protected $bucket;

 protected $hashFunction;

 public function __construct($config, $id)
 {
 if (!$this->bucket || !$this->hashFunction) {
 throw new Exception("需要定義bucket和hashFunction", 1);
 }
 $this->Hash = new BloomFilterHash;
 $this->Redis = new YourRedis; //假設這里你已經連接好了
 }

 /**
 * 添加到集合中
 */
 public function add($string)
 {
 $pipe = $this->Redis->multi();
 foreach ($this->hashFunction as $function) {
 $hash = $this->Hash->$function($string);
 $pipe->setBit($this->bucket, $hash, 1);
 }
 return $pipe->exec();
 }

 /**
 * 查詢是否存在, 存在的一定會存在, 不存在有一定幾率會誤判
 */
 public function exists($string)
 {
 $pipe = $this->Redis->multi();
 $len = strlen($string);
 foreach ($this->hashFunction as $function) {
 $hash = $this->Hash->$function($string, $len);
 $pipe = $pipe->getBit($this->bucket, $hash);
 }
 $res = $pipe->exec();
 foreach ($res as $bit) {
 if ($bit == 0) {
 return false;
 }
 }
 return true;
 }

}

上面定義的是一個抽象類,如果要使用,可以根據具體的業務來使用。比如下面是一個過濾重復內容的過濾器。

/**
 * 重復內容過濾器
 * 該布隆過濾器總位數為2^32位, 判斷條數為2^30條. hash函數最優為3個.(能夠容忍最多的hash函數個數)
 * 使用的三個hash函數為
 * BKDR, SDBM, JSHash
 *
 * 注意, 在存儲的數據量到2^30條時候, 誤判率會急劇增加, 因此需要定時判斷過濾器中的位為1的的數量是否超過50%, 超過則需要清空.
 */
class FilteRepeatedComments extends BloomFilterRedis
{
 /**
 * 表示判斷重復內容的過濾器
 * @var string
 */
 protected $bucket = 'rptc';

 protected $hashFunction = array('BKDRHash', 'SDBMHash', 'JSHash');
}

總結

以上所述是小編給大家介紹的布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法,希望對大家有所幫助!

您可能感興趣的文章:
  • Redis使用元素刪除的布隆過濾器來解決緩存穿透問題
  • Redis實現布隆過濾器的方法及原理
  • Redis 中的布隆過濾器的實現
  • Redis BloomFilter實例講解

標簽:南陽 湛江 黃南 宜賓 寶雞 銅川 鎮江 婁底

巨人網絡通訊聲明:本文標題《布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法》,本文關鍵詞  布隆,過濾器,bloom,filter,;如發現本文內容存在版權問題,煩請提供相關信息告之我們,我們將及時溝通與處理。本站內容系統采集于網絡,涉及言論、版權與本站無關。
  • 相關文章
  • 下面列出與本文章《布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法》相關的同類信息!
  • 本頁收集關于布隆過濾器(bloom filter)及php和redis實現布隆過濾器的方法的相關信息資訊供網民參考!
  • 推薦文章
    校园春色亚洲色图_亚洲视频分类_中文字幕精品一区二区精品_麻豆一区区三区四区产品精品蜜桃
    欧美日韩一区不卡| 国产成人av资源| 日韩亚洲欧美在线观看| 视频一区二区三区入口| 欧美日韩精品一区二区天天拍小说| 一区二区免费看| 欧美一区二区三区爱爱| 国精产品一区一区三区mba桃花| 国产日本一区二区| 一本色道久久加勒比精品| 偷窥少妇高潮呻吟av久久免费| 51精品秘密在线观看| 国产专区欧美精品| 国产精品伦理一区二区| 欧美三级视频在线观看| 六月丁香婷婷久久| 国产欧美精品一区二区色综合朱莉| av亚洲精华国产精华| 性感美女久久精品| 久久网站最新地址| 欧美亚洲禁片免费| 国产综合色精品一区二区三区| 国产精品嫩草久久久久| 在线免费亚洲电影| 国产一区二区三区免费在线观看| 亚洲图片你懂的| 欧美mv日韩mv亚洲| 色噜噜偷拍精品综合在线| 麻豆精品在线看| 亚洲精品视频观看| 26uuu欧美日本| 欧美日韩综合不卡| 成人一区二区三区视频在线观看| 五月天久久比比资源色| 国产亚洲精品精华液| 欧美视频精品在线| 国产69精品久久99不卡| 午夜成人免费电影| 日韩一区有码在线| 337p粉嫩大胆噜噜噜噜噜91av| 欧美做爰猛烈大尺度电影无法无天| 国产综合色产在线精品| 亚州成人在线电影| 亚洲精品网站在线观看| 精品国产3级a| 欧美精品一级二级三级| 91免费国产在线观看| 国产做a爰片久久毛片| 无吗不卡中文字幕| 亚洲精品写真福利| 中文字幕一区二区三区四区| 精品久久久久久久久久久久久久久久久 | 国产美女久久久久| 日本美女一区二区三区| 亚洲综合激情小说| 亚洲日本va午夜在线电影| 26uuu亚洲| 日韩三级视频在线观看| 欧美三级电影在线观看| 在线观看亚洲精品视频| 一本一道综合狠狠老| 国产99久久精品| 国产成人av电影免费在线观看| 老司机精品视频在线| 五月天亚洲精品| 亚洲大片在线观看| 亚洲成人福利片| 五月婷婷欧美视频| 亚洲成av人片| 亚洲第四色夜色| 三级欧美韩日大片在线看| 亚洲亚洲人成综合网络| 一区二区三区91| 一区二区三区国产豹纹内裤在线| 亚洲三级在线看| 亚洲精品日韩一| 亚洲人吸女人奶水| 一区二区成人在线观看| 亚洲第一二三四区| 日韩一区精品视频| 激情综合五月天| 国产一区二区久久| 懂色av一区二区三区免费观看| 国产999精品久久| 成人激情图片网| 91美女视频网站| 欧美图区在线视频| 欧美一卡二卡三卡四卡| 日韩一级视频免费观看在线| 日韩一区二区三区免费看 | 最新国产の精品合集bt伙计| 国产精品久久久久永久免费观看| 中文字幕第一区综合| 自拍偷自拍亚洲精品播放| 亚洲午夜三级在线| 日本美女一区二区| 国产精品1区2区3区在线观看| 成人在线一区二区三区| 91久久精品一区二区三| 欧美一区二区三区视频免费播放 | 国产日产欧美一区| 亚洲日本va午夜在线影院| 亚洲成a人v欧美综合天堂| 青青草国产精品97视觉盛宴| 国产精品一区免费视频| 91看片淫黄大片一级在线观看| 欧美性生活大片视频| 日韩欧美一区二区久久婷婷| 久久免费电影网| 亚洲女人****多毛耸耸8| 日韩二区三区四区| 成人免费高清在线| 欧美日韩不卡在线| 久久久精品天堂| 亚洲精品高清在线| 久久不见久久见免费视频1| www.66久久| 欧美一区二区三区影视| 国产精品卡一卡二卡三| 免费欧美日韩国产三级电影| 成人激情小说网站| 日韩一区二区三区四区 | 26uuu欧美| 亚洲国产中文字幕在线视频综合| 国产精品原创巨作av| 欧美三级欧美一级| 中文欧美字幕免费| 美女视频一区二区| 欧美在线色视频| 国产精品久久久久永久免费观看| 麻豆精品精品国产自在97香蕉| 一本色道久久综合亚洲aⅴ蜜桃 | 成人激情小说网站| 欧美电视剧在线看免费| 亚洲国产日韩一区二区| 高清av一区二区| 日韩精品一区二区三区在线| 樱桃国产成人精品视频| 国产91精品免费| 精品国产乱子伦一区| 亚洲成a人片在线观看中文| 972aa.com艺术欧美| 久久精品一二三| 麻豆91在线播放免费| 欧美日韩在线精品一区二区三区激情 | 亚洲国产精品成人综合色在线婷婷 | 日韩你懂的在线播放| 亚洲一二三专区| 一本久久综合亚洲鲁鲁五月天| 国产欧美日韩中文久久| 国产美女在线观看一区| 欧美大胆人体bbbb| 日韩vs国产vs欧美| 91精品国产入口| 亚洲电影一级黄| 欧美日韩精品一区二区三区| 一级精品视频在线观看宜春院| 不卡欧美aaaaa| 国产精品久久久久久久久果冻传媒 | 亚洲欧美色一区| 色综合久久综合| 亚洲人成精品久久久久| www.性欧美| 国产精品久久毛片av大全日韩| 懂色av一区二区在线播放| 国产女人aaa级久久久级| 国产在线观看免费一区| 精品国产乱子伦一区| 国产一区二区看久久| 久久久久久久久久久久久夜| 国产在线不卡一区| 国产视频视频一区| 丰满亚洲少妇av| 亚洲欧洲综合另类| 99国产精品久| 亚洲资源中文字幕| 欧美三级中文字幕| 久久国产人妖系列| 久久久久国产一区二区三区四区| 成人网页在线观看| 亚洲精品国产精华液| 在线观看成人免费视频| 亚洲成人高清在线| 久久综合狠狠综合久久综合88| 国产成人在线视频播放| 亚洲欧洲成人自拍| 欧美日韩一区二区三区在线看| 丝袜脚交一区二区| 精品国产a毛片| 91免费看`日韩一区二区| 天堂一区二区在线| 国产日韩精品一区二区三区| 91天堂素人约啪| 日本亚洲电影天堂| 国产区在线观看成人精品| 91在线无精精品入口| 天天综合色天天综合色h| 久久久久久久久岛国免费| www.久久久久久久久| 午夜精品影院在线观看|