14、分层布隆过滤器与网络通信中的布隆过滤器应用

分层布隆过滤器与网络通信中的布隆过滤器应用

1. 分层布隆过滤器概述

分层布隆过滤器（Hierarchical Bloom Filters）是一种特殊类型的布隆过滤器，具有树/森林结构，其层结构有助于提高可扩展性。许多计数布隆过滤器采用分层架构来增强计数器的可扩展性。不过，由于其架构的原因，布隆过滤器所有基本操作的时间复杂度都会增加，因为在执行操作之前需要搜索所有层。而且，与传统布隆过滤器相比，它们由多个布隆过滤器组成，因此会消耗更多的内存。

1.1 分层布隆过滤器变体

分层布隆过滤器类型	误报情况	优点	缺点
可逆多层哈希计数布隆过滤器（2012 年）	无假阴性，极低的误报率（FPP）	无计数器溢出，固定层数（3 层）	不存储流 ID 或需要流 ID 查找，增加性能开销；使用 10 个哈希函数增加时间复杂度；错误重建会增加时间复杂度
多分区计数布隆过滤器（2013 年）	是	单次内存访问；在 HDFS 中，计数器大小可变；随着每层 HCBF 大小的增加，FPP 降低；MCBF - g 的 FPP 更低	插入/删除操作需要的内存访问次数等于总层数；在 HDFS 中会发生计数器溢出；每层 HCBF 大小的增加会增加空间复杂度