mirror of
https://github.com/k3s-io/kubernetes.git
synced 2025-08-04 09:49:50 +00:00
Add shuffle sharding utils and tests
Implement several shuffle sharding functions including ShuffleAndDeal, ShuffleAndDealToSlice. Add benchmarks and tests for shuffle sharding to test performance, correctness and distribution uniformity. Signed-off-by: Bruce Ma <brucema19901024@gmail.com>
This commit is contained in:
parent
057609cf93
commit
e97eaef4f6
@ -44,6 +44,7 @@ filegroup(
|
|||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/flushwriter:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/flushwriter:all-srcs",
|
||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/openapi:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/openapi:all-srcs",
|
||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/proxy:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/proxy:all-srcs",
|
||||||
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/shufflesharding:all-srcs",
|
||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/term:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/term:all-srcs",
|
||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/webhook:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/webhook:all-srcs",
|
||||||
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/wsstream:all-srcs",
|
"//staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/wsstream:all-srcs",
|
||||||
|
29
staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/shufflesharding/BUILD
Normal file
29
staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/util/shufflesharding/BUILD
Normal file
@ -0,0 +1,29 @@
|
|||||||
|
load("@io_bazel_rules_go//go:def.bzl", "go_library", "go_test")
|
||||||
|
|
||||||
|
go_library(
|
||||||
|
name = "go_default_library",
|
||||||
|
srcs = ["shufflesharding.go"],
|
||||||
|
importmap = "k8s.io/kubernetes/vendor/k8s.io/apiserver/pkg/util/shufflesharding",
|
||||||
|
importpath = "k8s.io/apiserver/pkg/util/shufflesharding",
|
||||||
|
visibility = ["//visibility:public"],
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
go_test(
|
||||||
|
name = "go_default_test",
|
||||||
|
srcs = ["shufflesharding_test.go"],
|
||||||
|
embed = [":go_default_library"],
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
filegroup(
|
||||||
|
name = "package-srcs",
|
||||||
|
srcs = glob(["**"]),
|
||||||
|
tags = ["automanaged"],
|
||||||
|
visibility = ["//visibility:private"],
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
filegroup(
|
||||||
|
name = "all-srcs",
|
||||||
|
srcs = [":package-srcs"],
|
||||||
|
tags = ["automanaged"],
|
||||||
|
visibility = ["//visibility:public"],
|
||||||
|
)
|
@ -0,0 +1,97 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
Copyright 2019 The Kubernetes Authors.
|
||||||
|
|
||||||
|
Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
|
||||||
|
you may not use this file except in compliance with the License.
|
||||||
|
You may obtain a copy of the License at
|
||||||
|
|
||||||
|
http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
|
||||||
|
|
||||||
|
Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
|
||||||
|
distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
|
||||||
|
WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
|
||||||
|
See the License for the specific language governing permissions and
|
||||||
|
limitations under the License.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
package shufflesharding
|
||||||
|
|
||||||
|
import (
|
||||||
|
"errors"
|
||||||
|
"math"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
const maxHashBits = 60
|
||||||
|
|
||||||
|
// ValidateParameters can validate parameters for shuffle sharding
|
||||||
|
// in a fast but approximate way, including deckSize and handSize
|
||||||
|
// Algorithm: maxHashBits >= bits(deckSize^handSize)
|
||||||
|
func ValidateParameters(deckSize, handSize int32) bool {
|
||||||
|
if handSize <= 0 || deckSize <= 0 || handSize > deckSize {
|
||||||
|
return false
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return math.Log2(float64(deckSize))*float64(handSize) <= maxHashBits
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// ShuffleAndDeal can shuffle a hash value to handSize-quantity and non-redundant
|
||||||
|
// indices of decks, with the pick function, we can get the optimal deck index
|
||||||
|
// Eg. From deckSize=128, handSize=8, we can get an index array [12 14 73 18 119 51 117 26],
|
||||||
|
// then pick function will choose the optimal index from these
|
||||||
|
// Algorithm: https://github.com/kubernetes/enhancements/blob/master/keps/sig-api-machinery/20190228-priority-and-fairness.md#queue-assignment-proof-of-concept
|
||||||
|
func ShuffleAndDeal(hashValue uint64, deckSize, handSize int32, pick func(int32)) {
|
||||||
|
remainders := make([]int32, handSize)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := int32(0); i < handSize; i++ {
|
||||||
|
hashValueNext := hashValue / uint64(deckSize-i)
|
||||||
|
remainders[i] = int32(hashValue - uint64(deckSize-i)*hashValueNext)
|
||||||
|
hashValue = hashValueNext
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := int32(0); i < handSize; i++ {
|
||||||
|
candidate := remainders[i]
|
||||||
|
for j := i; j > 0; j-- {
|
||||||
|
if candidate >= remainders[j-1] {
|
||||||
|
candidate++
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
pick(candidate)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// ShuffleAndDealWithValidation will do validation before ShuffleAndDeal
|
||||||
|
func ShuffleAndDealWithValidation(hashValue uint64, deckSize, handSize int32, pick func(int32)) error {
|
||||||
|
if !ValidateParameters(deckSize, handSize) {
|
||||||
|
return errors.New("bad parameters")
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
ShuffleAndDeal(hashValue, deckSize, handSize, pick)
|
||||||
|
return nil
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// ShuffleAndDealToSlice will use specific pick function to return slices of indices
|
||||||
|
// after ShuffleAndDeal
|
||||||
|
func ShuffleAndDealToSlice(hashValue uint64, deckSize, handSize int32) []int32 {
|
||||||
|
var (
|
||||||
|
candidates = make([]int32, handSize)
|
||||||
|
idx = 0
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
pickToSlices := func(can int32) {
|
||||||
|
candidates[idx] = can
|
||||||
|
idx++
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
ShuffleAndDeal(hashValue, deckSize, handSize, pickToSlices)
|
||||||
|
|
||||||
|
return candidates
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// ShuffleAndDealToSliceWithValidation will do validation before ShuffleAndDealToSlice
|
||||||
|
func ShuffleAndDealToSliceWithValidation(hashValue uint64, deckSize, handSize int32) ([]int32, error) {
|
||||||
|
if !ValidateParameters(deckSize, handSize) {
|
||||||
|
return nil, errors.New("bad parameters")
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return ShuffleAndDealToSlice(hashValue, deckSize, handSize), nil
|
||||||
|
}
|
@ -0,0 +1,304 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
Copyright 2019 The Kubernetes Authors.
|
||||||
|
|
||||||
|
Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
|
||||||
|
you may not use this file except in compliance with the License.
|
||||||
|
You may obtain a copy of the License at
|
||||||
|
|
||||||
|
http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
|
||||||
|
|
||||||
|
Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
|
||||||
|
distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
|
||||||
|
WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
|
||||||
|
See the License for the specific language governing permissions and
|
||||||
|
limitations under the License.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
package shufflesharding
|
||||||
|
|
||||||
|
import (
|
||||||
|
"math"
|
||||||
|
"math/rand"
|
||||||
|
"sort"
|
||||||
|
"testing"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
func TestValidateParameters(t *testing.T) {
|
||||||
|
tests := []struct {
|
||||||
|
name string
|
||||||
|
deckSize int32
|
||||||
|
handSize int32
|
||||||
|
validated bool
|
||||||
|
}{
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize is < 0",
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is < 0",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize is 0",
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is 0",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is greater than deckSize",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
129,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 128 handSize: 6",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
6,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 1024 handSize: 6",
|
||||||
|
1024,
|
||||||
|
6,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 512 handSize: 8",
|
||||||
|
512,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for _, test := range tests {
|
||||||
|
t.Run(test.name, func(t *testing.T) {
|
||||||
|
if ValidateParameters(test.deckSize, test.handSize) != test.validated {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func BenchmarkValidateParameters(b *testing.B) {
|
||||||
|
deckSize, handSize := int32(512), int32(8)
|
||||||
|
for i := 0; i < b.N; i++ {
|
||||||
|
_ = ValidateParameters(deckSize, handSize)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func TestShuffleAndDealWithValidation(t *testing.T) {
|
||||||
|
tests := []struct {
|
||||||
|
name string
|
||||||
|
deckSize int32
|
||||||
|
handSize int32
|
||||||
|
pick func(int32)
|
||||||
|
validated bool
|
||||||
|
}{
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize is < 0",
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is < 0",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize is 0",
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is 0",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"handSize is greater than deckSize",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
129,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 128 handSize: 6",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
6,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 1024 handSize: 6",
|
||||||
|
1024,
|
||||||
|
6,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize: 512 handSize: 8",
|
||||||
|
512,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
func(int32) {},
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for _, test := range tests {
|
||||||
|
t.Run(test.name, func(t *testing.T) {
|
||||||
|
if (ShuffleAndDealWithValidation(rand.Uint64(), test.deckSize, test.handSize, test.pick) == nil) != test.validated {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func BenchmarkShuffleAndDeal(b *testing.B) {
|
||||||
|
hashValueBase := math.MaxUint64 / uint64(b.N)
|
||||||
|
deckSize, handSize := int32(512), int32(8)
|
||||||
|
pick := func(int32) {}
|
||||||
|
for i := 0; i < b.N; i++ {
|
||||||
|
ShuffleAndDeal(hashValueBase*uint64(i), deckSize, handSize, pick)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func TestShuffleAndDealToSliceWithValidation(t *testing.T) {
|
||||||
|
tests := []struct {
|
||||||
|
name string
|
||||||
|
deckSize int32
|
||||||
|
handSize int32
|
||||||
|
validated bool
|
||||||
|
}{
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"validation fails",
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
-100,
|
||||||
|
false,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = handSize = 4",
|
||||||
|
4,
|
||||||
|
4,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = handSize = 8",
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = handSize = 10",
|
||||||
|
10,
|
||||||
|
10,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = handSize = 12",
|
||||||
|
12,
|
||||||
|
12,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = 128, handSize = 8",
|
||||||
|
128,
|
||||||
|
8,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = 256, handSize = 7",
|
||||||
|
256,
|
||||||
|
7,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"deckSize = 512, handSize = 6",
|
||||||
|
512,
|
||||||
|
6,
|
||||||
|
true,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for _, test := range tests {
|
||||||
|
hashValue := rand.Uint64()
|
||||||
|
t.Run(test.name, func(t *testing.T) {
|
||||||
|
cards, err := ShuffleAndDealToSliceWithValidation(hashValue, test.deckSize, test.handSize)
|
||||||
|
if (err == nil) != test.validated {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails in validation check", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if test.validated {
|
||||||
|
// check cards number
|
||||||
|
if len(cards) != int(test.handSize) {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails in cards number", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// check cards range and duplication
|
||||||
|
cardMap := make(map[int32]struct{})
|
||||||
|
for _, cardIdx := range cards {
|
||||||
|
if cardIdx < 0 || cardIdx >= test.deckSize {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails in range check", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
cardMap[cardIdx] = struct{}{}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if len(cardMap) != int(test.handSize) {
|
||||||
|
t.Errorf("test case %s fails in duplication check", test.name)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func BenchmarkShuffleAndDealToSlice(b *testing.B) {
|
||||||
|
hashValueBase := math.MaxUint64 / uint64(b.N)
|
||||||
|
deckSize, handSize := int32(512), int32(8)
|
||||||
|
for i := 0; i < b.N; i++ {
|
||||||
|
_ = ShuffleAndDealToSlice(hashValueBase*uint64(i), deckSize, handSize)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func TestUniformDistribution(t *testing.T) {
|
||||||
|
deckSize, handSize := int32(128), int32(3)
|
||||||
|
handCoordinateMap := make(map[int]int)
|
||||||
|
|
||||||
|
allCoordinateCount := 128 * 127 * 126 / 6
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 0; i < allCoordinateCount*16; i++ {
|
||||||
|
hands := ShuffleAndDealToSlice(rand.Uint64(), deckSize, handSize)
|
||||||
|
sort.Slice(hands, func(i, j int) bool {
|
||||||
|
return hands[i] < hands[j]
|
||||||
|
})
|
||||||
|
handCoordinate := 0
|
||||||
|
for _, hand := range hands {
|
||||||
|
handCoordinate = handCoordinate<<7 + int(hand)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
handCoordinateMap[handCoordinate]++
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// TODO: check uniform distribution
|
||||||
|
t.Logf("%d", len(handCoordinateMap))
|
||||||
|
t.Logf("%d", allCoordinateCount)
|
||||||
|
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
|
Loading…
Reference in New Issue
Block a user