Ring是swfit中最重要的元件，用于記錄存儲對象與實體位置之間的映射關系，當使用者需要對Account、Container、Object操作時，就需要查詢對應的Ring檔案（Account、Container、Object都有自己對應的Ring），Ring 使用Region（最近幾個版本中新加入的）、Zone、Device、Partition和Replica來維護這些資訊，對于每一個對象，根據你在部署swift設定的Replica數量，叢集中會存有Replica個對象。部署完成後，相應的Ring檔案也建立，如我上篇部落格中部署示例，在/etc/swift中會存有Ring檔案。
Swift利用一緻性Hash算法建構了一個備援擴充的分布式對象存儲叢集、Swift采用一緻性哈希的主要目的是在改變叢集的device數量時，能夠盡可能少地改變已存在Key和device的映射關系。本文将對一緻性Hash算法進行一些了解性的介紹，關于一緻性Hash算法其他參考資料做具體的了解。swift中一緻性hash算法的具體代碼實作，我将在下邊幾篇部落格中具體介紹。
圖1 環形Ring
如圖所示的，hash算法将value映射成一個0—2**32-1的數值空間。
假設有四個對象、通過hash函數計算每一個對象對應的hash值在環上的分布如下。swift中利用了MD5雜湊演算法，根據對象的名字進行hash的：
hash(object1)=key1;
...........
hash(object4)=key4
圖2 object的key值映射到Ring
對應儲存設備，利用同樣的Hash算法，将value映射到環上，假如有三個裝置device1，device2，device3，他們對應的hash值為dev1,dev2,dev3,其在Ring上的分布如下圖所示。
圖3 裝置映射到Ring
現在裝置和對象通過hash算法都映射到了Ring上，那麼如何将對象映射到将要存儲的裝置上呐，在這個環，每一個對象從自己在環上的位置開始，按順時針方向移動，直到遇到一個裝置，則把對象存入到此裝置上，如上圖所示，則key1會映射到dev2，key4映射到dev3，key3，key2映射到dev1。如果增加一個裝置device4，若其hash值為dev5，其在Ring上的映射為
圖4 新增裝置後的Ring
對于新增的裝置device4，環中需要變動的對象隻有key3所對應的對象，它在按順時針找裝置時找到的是device4而不是device1，其他的資料存儲不變，這樣減少了資料的遷移。
平衡性是hash算法的一個重要名額，平衡性是指對于存儲的所有對象，盡可能均勻的分不到所有的裝置上去。如上圖所示，若是hash算法所算出的對象hash值大多數落在順時針方向的key4到key2之間時，還是按如上方法對象映射裝置，device2就得到很少的對象存儲，以至于其他三個裝置承受了比較大的壓力。顯然這樣設計是不符合實際需求的。引入虛拟節點能很好的解決此問題。
虛拟節點實際上是實際節點在空間中的複制品，一個實際的節點對應若幹個虛拟的節點，加入虛拟節點後，對象的存儲從對象—裝置的映射轉換為對象——虛拟節點——裝置的映射，虛拟節點在空間中按hash值排列。假如虛拟節點為20個，他們均勻的分布在Ring中，每一個裝置對一個的虛拟節點為5個，對象映射裝置時變為如圖所示的過程：
圖5 對象—虛拟節點—裝置映射過程
如果資料在整個叢集中隻有一份，一旦發生故障就可能會造成資料的永久性丢失。是以，需要有備援的副本來保證資料安全。Swift中引入了Replica的概念，其預設值為3，在部署時可也指定具體的本分樹，理論依據主要來源于NWR政策（也叫Quorum協定）。 NWR是一種在分布式存儲系統中用于控制一緻性級别的政策。在Amazon的Dynamo雲存儲系統中，使用了NWR來控制一緻性。其中，N代表同一份資料的Replica的份數，W是更新一個資料對象時需要確定成功更新的份數；R代表讀取一個資料需要讀取的Replica的份數。
公式W+R>N，保證某個資料不被兩個不同的事務同時讀和寫；公式W>N/2保證兩個事務不能并發寫某一個資料。 在分布式系統中，資料的單點是不允許存在的。即線上正常存在的Replica數量為1的情況是非常危險的，因為一旦這個Replica再次出錯，就可能發生資料的永久性錯誤。假如我們把N設定成為2，那麼隻要有一個存儲節點發生損壞，就會有單點的存在，是以N必須大于2。N越高，系統的維護成本和整體成本就越高。工業界通常把N設定為3。
如果所有的裝置都在一個機架或一個機房中，那麼一旦發生斷電、網絡故障等，都将造成使用者無法通路。是以需要一種機制對機器的實體位置進行隔離，以滿足分區容忍性（CAP理論中的P）。是以，Ring中引入了Zone的概念，把叢集的device配置設定到每個Zone中。在swift 中其中同一個Partition的Replica不能在同一個Zone内，也就是說所有的資料備份應該分布在不同的zone中。在最近版本的swift 中又引入了比Zone更大的概念Region。
在Ring每一個裝置引入了weight概念，weight 的作用就是，假如一個叢集中有的裝置容量為1T，有的為2T、3T，對于不共同的裝置，在存儲資料時，我們肯定希望容量的更大的裝置有更多的被選擇的機會，存儲更多的對象，通過設定weight，存儲容量多的裝置有更大的權重，它也就有了更大的part_wants，那麼就會有更多的虛拟節點和它映射，有更多的虛拟節點映射後，對象就有更大的可能落在它所對應的虛拟節點上，這樣就會有更多的機會得到對象。
在部署swift 時可以設定資料的 最小遷移時間如我上篇部落格swift部署中訓示的為1個小時
swift-ring-builder object.builder create 18 3 1
上兩節介紹了Ring的基本原理以及一緻性hash算法的原理，現在講解Ring是如何使用一緻性hash算法的。在Ring 中有一個replica2part2dev（備份到分區到裝置的映射），replica2part2dev是含有replica（replica為正整數時，）個子list的list，，每一個子list含有2**power個元素。當replica為>1的float值時會有int[replica]+1個子list，其中最後一個list長度為(replica-int[replica])*2**power。比如在2.2.4中部署時訓示的power為18
，replica為3，而每一個元素中存放的是裝置的id。如下所示power為8，replica為3，3個裝置且在三個zone中，經過reassign_parts後得到的replica2part2dev，0,1,2即為裝置的ID。
[ [2, 2, 0, 0, 2, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 2, 2, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 2, 1, 1, 1, 2, 0, 2, 2, 0, 1, 0, 2, 1, 1, 0, 2, 0, 2, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 2, 0, 1, 1, 1, 2, 2, 0, 2, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 1, 1, 0, 2, 1, 1, 0, 2, 0, 0,
1, 1, 1, 2, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 1, 2, 0, 2, 1, 2, 0, 1, 1, 2, 2, 0, 2, 1, 2, 2, 0, 1, 1, 0, 0, 2, 1, 0, 2, 0, 2, 2, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 1, 1, 0, 2, 2, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 0, 0, 1, 0, 0,
0, 0, 2, 2, 2, 2, 0, 1, 0, 1, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0, 2, 2, 1, 0, 1, 0, 2, 2, 1, 2, 1, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 0, 1, 0, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 0, 0, 0, 1, 2, 2, 0, 0, 2, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 0, 1, 1, 0, 1, 2, 2, 2, 0, 2, 2, 0, 1, 2, 1, 2, 0, 0, 2,
0, 0, 1, 1, 0, 2, 2, 2, 0, 1],
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 2, 2, 1, 2, 1, 1, 0, 1, 1, 2, 0, 2, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 2, 2, 1, 0, 2, 2, 0, 2, 1, 2, 1, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 0, 2, 2, 0, 0, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 1, 1, 0, 0, 0, 2, 1, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 0, 0, 2, 0, 2, 2, 2, 0, 2, 0, 2,
2, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 2, 0, 2, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 2, 0, 0, 2, 2, 1, 0, 0, 2, 1, 1, 2, 0, 2, 0, 1, 2, 2, 1, 2, 1, 0, 1, 1, 1, 2, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 1, 0, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 1,
1, 2, 0, 2, 0, 1, 1, 1, 2, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 2, 0, 2, 0, 2, 0, 0, 2, 2, 1, 1, 0, 2, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 2, 2, 2, 2, 0, 1, 0, 0, 2, 1, 1, 1, 2, 1, 0, 0, 2, 1, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 2],
[0, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 1, 0, 1, 2, 1, 0, 2, 2, 0, 0, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 0, 0, 2, 2, 1, 2, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 2, 2, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 0, 2, 2, 2, 2, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 0,
2, 2, 2, 1, 0, 0, 0, 1, 2, 1, 2, 0, 2, 0, 1, 2, 0, 0, 0, 2, 1, 2, 1, 1, 2, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 2, 2, 0, 1, 0, 1, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 1, 2, 0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 2, 2, 0, 0, 0,
0, 2, 0, 2, 2, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 0, 1, 2, 0, 2, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 2, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 2, 0, 0, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 2, 0, 1, 0, 0, 0, 2, 0]]
在得到replica2part2dev後，當對象需要存放時，首先 根據對象的名字account/container/object，計算出其對應的hash值，取hash值的前4個位元組（32位），将其右移32-power位，得到值即為partion的值，從partion中取出replica個對應裝置的id，根據裝置的id得到裝置的其他屬性傳回，裝置的其他屬性中包含了裝置的ip位址，port等資訊，通過http請求，和三個裝置建立連結，因為三個裝置中運作了object-server，他們接收這些請求，将資料存入到裝置中。
如圖所示環的運作機制
圖6 環的運作機制
1、
2、