海水正藍(lán)

簡介： EhCache 是一個(gè)純 Java 的進(jìn)程內(nèi)緩存框架，具有快速、精干等特點(diǎn)，是 Hibernate 中默認(rèn)的 CacheProvider。本文充分的介紹了 EhCache 緩存系統(tǒng)對集群環(huán)境的支持以及使用方法。

EhCache 緩存系統(tǒng)簡介

EhCache 是一個(gè)純 Java 的進(jìn)程內(nèi)緩存框架，具有快速、精干等特點(diǎn)，是 Hibernate 中默認(rèn)的 CacheProvider。

下圖是 EhCache 在應(yīng)用程序中的位置：

圖 1. EhCache 應(yīng)用架構(gòu)圖

EhCache 的主要特性有：

1. 快速；
2. 簡單；
3. 多種緩存策略；
4. 緩存數(shù)據(jù)有兩級：內(nèi)存和磁盤，因此無需擔(dān)心容量問題；
5. 緩存數(shù)據(jù)會在虛擬機(jī)重啟的過程中寫入磁盤；
6. 可以通過 RMI、可插入 API 等方式進(jìn)行分布式緩存；
7. 具有緩存和緩存管理器的偵聽接口；
8. 支持多緩存管理器實(shí)例，以及一個(gè)實(shí)例的多個(gè)緩存區(qū)域；
9. 提供 Hibernate 的緩存實(shí)現(xiàn)；
10. 等等 …

由于 EhCache 是進(jìn)程中的緩存系統(tǒng)，一旦將應(yīng)用部署在集群環(huán)境中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)各自的緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)對緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，這些更新的數(shù)據(jù)無法在其它節(jié)點(diǎn)中共享， 這不僅會降低節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的效率，而且會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不同步的情況發(fā)生。例如某個(gè)網(wǎng)站采用 A、B 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為集群部署，當(dāng) A 節(jié)點(diǎn)的緩存更新后，而 B 節(jié)點(diǎn)緩存尚未更新就可能出現(xiàn)用戶在瀏覽頁面的時(shí)候，一會是更新后的數(shù)據(jù)，一會是尚未更新的數(shù)據(jù)，盡管我們也可以通過 Session Sticky 技術(shù)來將用戶鎖定在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，但對于一些交互性比較強(qiáng)或者是非 Web 方式的系統(tǒng)來說，Session Sticky 顯然不太適合。所以就需要用到 EhCache 的集群解決方案。

EhCache 從 1.7 版本開始，支持五種集群方案，分別是：

• Terracotta
• RMI
• JMS
• JGroups
• EhCache Server

本文主要介紹其中的三種最為常用集群方式，分別是 RMI、JGroups 以及 EhCache Server 。

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RMI 集群模式

RMI 是 Java 的一種遠(yuǎn)程方法調(diào)用技術(shù)，是一種點(diǎn)對點(diǎn)的基于 Java 對象的通訊方式。EhCache 從 1.2 版本開始就支持 RMI 方式的緩存集群。在集群環(huán)境中 EhCache 所有緩存對象的鍵和值都必須是可序列化的，也就是必須實(shí)現(xiàn) java.io.Serializable 接口，這點(diǎn)在其它集群方式下也是需要遵守的。

下圖是 RMI 集群模式的結(jié)構(gòu)圖：

圖 2. RMI 集群模式結(jié)構(gòu)圖

采用 RMI 集群模式時(shí)，集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對等關(guān)系，并不存在主節(jié)點(diǎn)或者從節(jié)點(diǎn)的概念，因此節(jié)點(diǎn)間必須有一個(gè)機(jī)制能夠互相認(rèn)識對方，必須知道其它節(jié)點(diǎn)的信息，包括 主機(jī)地址、端口號等。EhCache 提供兩種節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)方式：手工配置和自動發(fā)現(xiàn)。手工配置方式要求在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中配置其它所有節(jié)點(diǎn)的連接信息，一旦集群中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，需要對緩存進(jìn)行重 新配置。

由于 RMI 是 Java 中內(nèi)置支持的技術(shù)，因此使用 RMI 集群模式時(shí)，無需引入其它的 Jar 包，EhCache 本身就帶有支持 RMI 集群的功能。使用 RMI 集群模式需要在 ehcache.xml 配置文件中定義 cacheManagerPeerProviderFactory 節(jié)點(diǎn)。假設(shè)集群中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別對應(yīng)的 RMI 綁定信息是：

節(jié)點(diǎn) 1	192.168.0.11	4567	/oschina_cache
節(jié)點(diǎn) 2	192.168.0.12	4567	/oschina_cache
節(jié)點(diǎn) 3	192.168.0.13	4567	/oschina_cache

那么對應(yīng)的手工配置信息如下：

其它節(jié)點(diǎn)配置類似，只需把 rmiUrls 中的兩個(gè) IP 地址換成另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的 IP 地址即可。

接下來在需要進(jìn)行緩存數(shù)據(jù)復(fù)制的區(qū)域（Region）上配置如下即可：

具體每個(gè)參數(shù)代表的意義請參考 EhCache 的手冊，此處不再詳細(xì)說明。

EhCache 的 RMI 集群模式還有另外一種節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)方式，就是通過多播（ multicast ）來維護(hù)集群中的所有有效節(jié)點(diǎn)。這也是最為簡單而且靈活的方式，與手工模式不同的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的配置信息都相同，大大方便了節(jié)點(diǎn)的部署，避免人為的錯(cuò)漏出現(xiàn)。

在上述三個(gè)節(jié)點(diǎn)的例子中，配置如下：

其中需要指定節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)模式 peerDiscovery 值為 automatic 自動；同時(shí)組播地址可以指定 D 類 IP 地址空間，范圍從 224.0.1.0 到 238.255.255.255 中的任何一個(gè)地址。

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JGroups 集群模式

EhCache 從 1.5. 版本開始增加了 JGroups 的分布式集群模式。與 RMI 方式相比較， JGroups 提供了一個(gè)非常靈活的協(xié)議棧、可靠的單播和多播消息傳輸，主要的缺點(diǎn)是配置復(fù)雜以及一些協(xié)議棧對第三方包的依賴。

JGroups 也提供了基于 TCP 的單播 ( Unicast ) 和基于 UDP 的多播 ( Multicast ) ，對應(yīng) RMI 的手工配置和自動發(fā)現(xiàn)。使用單播方式需要指定其它節(jié)點(diǎn)的主機(jī)地址和端口，下面是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，并使用了單播方式的配置：

使用多播方式配置如下：

從上面的配置來看，JGroups 的配置要比 RMI 復(fù)雜得多，但也提供更多的微調(diào)參數(shù)，有助于提升緩存數(shù)據(jù)復(fù)制的性能。詳細(xì)的 JGroups 配置參數(shù)的具體意義可參考 JGroups 的配置手冊。

JGroups 方式對應(yīng)緩存節(jié)點(diǎn)的配置信息如下：

使用組播方式的注意事項(xiàng)

使用 JGroups 需要引入 JGroups 的 Jar 包以及 EhCache 對 JGroups 的封裝包 ehcache-jgroupsreplication-xxx.jar 。

在一些啟用了 IPv6 的電腦中，經(jīng)常啟動的時(shí)候報(bào)如下錯(cuò)誤信息：

java.lang.RuntimeException: the type of the stack (IPv6) and the user supplied addresses (IPv4) don't match: /231.12.21.132.

解決的辦法是增加 JVM 參數(shù)：-Djava.net.preferIPv4Stack=true。如果是 Tomcat 服務(wù)器，可在 catalina.bat 或者 catalina.sh 中增加如下環(huán)境變量即可：

經(jīng)過實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，集群方式下的緩存數(shù)據(jù)都可以在 1 秒鐘之內(nèi)完成到其節(jié)點(diǎn)的復(fù)制。

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EhCache Server

與前面介紹的兩種集群方案不同的是， EhCache Server 是一個(gè)獨(dú)立的緩存服務(wù)器，其內(nèi)部使用 EhCache 做為緩存系統(tǒng)，可利用前面提到的兩種方式進(jìn)行內(nèi)部集群。對外提供編程語言無關(guān)的基于 HTTP 的 RESTful 或者是 SOAP 的數(shù)據(jù)緩存操作接口。

下面是 EhCache Server 提供的對緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的方法：

OPTIONS /{cache}}

獲取某個(gè)緩存的可用操作的信息。

HEAD /{cache}/{element}

獲取緩存中某個(gè)元素的 HTTP 頭信息，例如：

EhCache Server 返回的信息如下：

GET /{cache}/{element}

讀取緩存中某個(gè)數(shù)據(jù)的值。

PUT /{cache}/{element}

寫緩存。

由于這些操作都是基于 HTTP 協(xié)議的，因此你可以在任何一種編程語言中使用它，例如 Perl、PHP 和 Ruby 等等。

下圖是 EhCache Server 在應(yīng)用中的架構(gòu)：

圖 3. EhCache Server 應(yīng)用架構(gòu)圖

EhCache Server 同時(shí)也提供強(qiáng)大的安全機(jī)制、監(jiān)控功能。在數(shù)據(jù)存儲方面，最大的 Ehcache 單實(shí)例在內(nèi)存中可以緩存 20GB。最大的磁盤可以緩存 100GB。通過將節(jié)點(diǎn)整合在一起，這樣緩存數(shù)據(jù)就可以跨越節(jié)點(diǎn)，以此獲得更大的容量。將緩存 20GB 的 50 個(gè)節(jié)點(diǎn)整合在一起就是 1TB 了。

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總結(jié)

以上我們介紹了三種 EhCache 的集群方案，除了第三種跨編程語言的方案外，EhCache 的集群對應(yīng)用程序的代碼編寫都是透明的，程序人員無需考慮緩存數(shù)據(jù)是如何復(fù)制到其它節(jié)點(diǎn)上。既保持了代碼的輕量級，同時(shí)又支持龐大的數(shù)據(jù)集群。 EhCache 可謂是深入人心。

2009 年年中，Terracotta 宣布收購 EhCache 產(chǎn)品。Terracotta 公司的產(chǎn)品 Terracotta 是一個(gè) JVM 級的開源群集框架，提供 HTTP Session 復(fù)制、分布式緩存、POJO 群集、跨越集群的 JVM 來實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)。最近 EhCache 主要的改進(jìn)都集中在跟 Terracotta 框架的集成上，這是一個(gè)真正意義上的企業(yè)級緩存解決方案。

參考資料

學(xué)習(xí)

• 查看 EhCache 更詳細(xì)信息。
  
  
• 查看 JGroups 更詳細(xì)信息。
  
  
• 更多開源項(xiàng)目的介紹來自 開源中國社區(qū)。
  
  
• 技術(shù)書店：瀏覽關(guān)于這些和其他技術(shù)主題的圖書。
  
  
• developerWorks Java 技術(shù)專區(qū)：數(shù)百篇關(guān)于 Java 編程各個(gè)方面的文章。
  
  

獲得產(chǎn)品和技術(shù)

• 下載 EhCache 集群的測試?yán)釉创a。
  
  

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