一、理解服务端(Grain、Silo)与客户端分布、通信交互

1.1、物理节点与 Grain 层次架构图

1.2、Grain 分布与通信细节图

二、一致性哈希(UniformHash)

哈希值是uint类型，取值范围为 0 到 4,294,967,295（即 2^32 - 1）。
IdSpan提供了比较、哈希和字符串转换方法，用于GrainId和GrainType的哈希值，Grain 均匀分配到不同 Silo 节点。

有两种算法XxHash32、JenkinsHash，XxHash32性能优于JenkinsHash。

2.1、XxHash32

概述：XxHash 是由 Yann Collet 开发的高性能非加密哈希算法，旨在提供比传统哈希（如 CRC32、MD5）更快的计算速度和更好的抗碰撞性。其中，XxHash32 是针对 32 位平台优化的版本，输出 32 位哈希值，常用于数据校验、哈希表构建、数据分桶等场景。

基于现代 CPU 特性优化（如 SIMD 指令），处理速度可达 5-10 GB/s（取决于硬件），适合高频调用的 Grain 路由场景。

应用场景：Grain 路由与负载均衡、流处理系统（Stream）。

2.1.1、Grain 路由与负载均衡

GrainId\GrainType\IdSpan三者关系：

GrainId=>GrainType+IdSpan；GrainType=>IdSpan

IdSpan的哈希值计算用XxHash32(非加密哈希算法)：计算速度和更好的抗碰撞性。 XxHash32是一种生成 32 位哈希值的算法，其结果恰好可以用 C# 的uint类型取值范围。

为了跨平台数据（不同硬件架构、操作系统环境）一致性， XxHash32 哈希结果时考虑大小端（Endianness）问题；否则 同一Grain在不同节点上计算的哈希值不同，无法路由到正确的 Silo节点。

具体代码：

public static unsafe uint ComputeHash(ReadOnlySpan<byte> data)
{
    uint hash;
    XxHash32.TryHash(data, new Span<byte>((byte*)&hash, sizeof(uint)), out _);
    return BitConverter.IsLittleEndian ? hash : BinaryPrimitives.ReverseEndianness(hash);
}

2.1.2、流处理系统（Stream）

2.2、JenkinsHash

纯软件实现，采用逐字节处理，无法利用硬件并行性。早期版本的 Orleans 使用 JenkinsHash 作为默认算法，向后兼容性仍保留。

应用场景：成员表管理（MembershipTableManager）、系统目标路由（SystemTarget）

2.2.1、成员表管理（MembershipTableManager）

Silo 地址哈希。

Gossip 协议中的状态同步。

2.2.2、系统目标路由（SystemTarget）

内部组件寻址：为系统内部组件（如 MembershipSystemTarget、GatewaySystemTarget）生成唯一 Grain ID。

系统消息路由：将系统消息（如心跳、负载信息）路由至正确的目标 Silo。

三、哈希环

3.1、物理 Silo 、虚拟节点、哈希环之间交互图

物理 Silo：SiloAddress 

虚拟节点：VirtualBucketsRingProvider

哈希环：IRingRange

3.2、虚拟节点哈希值计算，以及如何划分哈希环

虚拟节点哈希值计算：是根据其对的Silo地址(SiloAddress)哈希+虚拟节点索引计算的哈希值。

如：新Silo加入时，根据每个Silo虚拟节点数量的配置(numBucketsPerSilo)，计算它所有虚拟节点的哈希值，如：

3.3、虚拟节点：VirtualBucketsRingProvider

它负责管理当前Silo节点(SiloAddress)的虚拟节点对应哈希环范围，同时包含集群中所有虚拟节点和Silo关系。

Silo增加和移除：

监控指标：

一致性哈希环(IConsistentRingProvider)还有一个实现方式是ConsistentRingProvider：它直接使用 Silo 地址进行哈希，适用于对负载均衡要求不高、Silo 数量较少的场景，或者对性能要求较高，不希望引入过多虚拟桶带来的额外开销的场景。根据配置启用不同实现。

3.4、哈希环：IRingRange

涉及接口\类：IRingRange\IRingRangeInternal\ISingleRange、SingleRange\GeneralMultiRange。

• IRingRange 是最基础的接口，定义了检查值是否在范围内的方法。
• IRingRangeInternal 继承自 IRingRange，并增加了计算范围百分比的方法。
• ISingleRange 继承自 IRingRange，定义了单一连续范围的起始和结束边界。
• SingleRange 类实现了 IRingRangeInternal 和 ISingleRange 接口，是单一连续范围的具体实现。
• GeneralMultiRange 类实现了 IRingRangeInternal 接口，用于表示多个连续范围的集合。

RangeFactory工厂类，创建SingleRange或者GeneralMultiRange。GeneralMultiRange创建时，如果多个范围中有相邻虚拟节点会合并，与VirtualBucketsRingProvider中移除Silo后重新计算哈希环相对应。

 

3.5、物理 Silo：SiloAddress 

用于封装 Silo（Orleans 集群中的节点）的地址信息。

Endpoint：类型为 IPEndPoint，表示 Silo 的网络端点，包含 IP 地址和端口号。

Generation：类型为 int，表示 Silo 的生成号，用于区分不同版本或重启后的 Silo。