哈希算法题目：设计一个基于哈希的分布式配置中心（支持版本控制和回滚）

题目描述：设计一个分布式配置中心，用于存储和管理系统的配置信息。要求支持配置的版本控制、历史版本回滚、高可用性和一致性。使用哈希算法来实现配置的分片存储和快速检索。

解题步骤：

1. 需求分析

   • 配置信息以键值对形式存储，每个配置有唯一标识（如key）
   • 支持配置的增删改查，且每次修改生成新版本
   • 可回滚到任意历史版本
   • 分布式架构下需保证数据一致性和高可用

2. 系统架构设计

   • 采用主从复制模型：每个配置分片（Shard）有一个主节点和多个副本节点
   • 使用一致性哈希算法将配置键（key）映射到分片，实现负载均衡和扩缩容的最小数据迁移
   • 版本控制通过为每个配置维护一个版本链表实现，节点存储（key, value, version_id）

3. 核心数据结构

   • 配置元数据哈希表：Map<Key, ConfigMetadata>，其中ConfigMetadata包含：
     • 当前版本指针
     • 版本链表头节点（按版本号排序）
   • 版本存储哈希表：Map<VersionId, ConfigValue>，VersionId可设计为key_version的哈希值
   • 一致性哈希环：使用虚拟节点平衡负载，映射关系为虚拟节点 → 物理分片

4. 关键操作实现

   • 配置更新（Put）：

     1. 客户端提交(key, new_value)
     2. 根据key计算哈希，定位到对应分片的主节点
     3. 主节点生成新版本号（如单调递增整数或时间戳）
     4. 将新版本写入版本存储表：Map[key_version] = new_value
     5. 更新配置元数据：将新版本插入版本链表头部，并更新当前版本指针
     6. 同步变更到副本节点（如通过Raft协议保证一致性）

   • 配置读取（Get）：

     1. 客户端指定key和可选版本号（缺省时返回当前版本）
     2. 通过一致性哈希定位分片
     3. 若未指定版本，从元数据表获取当前版本值；否则从版本存储表查询key_version
     4. 返回配置值

   • 回滚操作（Rollback）：

     1. 客户端指定key和目标版本号
     2. 校验目标版本存在（查询版本链表）
     3. 将元数据表中的当前版本指针指向目标版本
     4. 记录回滚日志（用于审计）

5. 一致性保证

   • 使用Raft协议实现分片内主从一致性：配置变更需经多数节点确认
   • 版本链表本身不可变，避免并发修改问题

6. 优化扩展

   • 版本压缩：定期合并过期版本，仅保留重要历史点（如标签版本）
   • 缓存热点配置：使用布隆过滤器快速判断版本是否存在
   • 分片迁移：一致性哈希支持动态增删节点，仅需迁移少量数据

总结：通过组合哈希表（快速检索）、一致性哈希（分片管理）和不可变版本链表，实现了支持版本控制与回滚的分布式配置中心，兼顾性能与一致性。