簡介：?EhCache 是一個純 Java 的進程內(nèi)緩存框架，具有快速、精干等特點，是 Hibernate 中默認的 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 是一個純 Java 的進程內(nèi)緩存框架，具有快速、精干等特點，是 Hibernate 中默認的 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，因此無需擔心容量問題；
5. 緩存數(shù)據(jù)會在虛擬機重啟的過程中寫入磁盤；
6. 可以通過 RMI、可插入 API 等方式進行分布式緩存；
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例，以及一個實例的多個緩存區(qū)域；
9. 提供 Hibernate 的緩存實現(xiàn)；
10. 等等 …

由于 EhCache 是進程中的緩存系統(tǒng)，一旦將應(yīng)用部署在集群環(huán)境中，每一個節(jié)點維護各自的緩存數(shù)據(jù)，當某個節(jié)點對緩存數(shù)據(jù)進行更新，這些更新的數(shù)據(jù)無法在其它節(jié)點中共享，這不僅會降低節(jié)點運行的效率，而且會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不同步的情況發(fā)生。例如某個網(wǎng)站采用 A、B 兩個節(jié)點作為集群部署，當 A 節(jié)點的緩存更新后，而 B 節(jié)點緩存尚未更新就可能出現(xiàn)用戶在瀏覽頁面的時候，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節(jié)點上，但對于一些交互性比較強或者是非 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 。

RMI 集群模式

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RMI 是 Java 的一種遠程方法調(diào)用技術(shù)，是一種點對點的基于 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，也就是必須實現(xiàn) java.io.Serializable 接口，這點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，集群中的每個節(jié)點都是對等關(guān)系，并不存在主節(jié)點或者從節(jié)點的概念，因此節(jié)點間必須有一個機制能夠互相認識對方，必須知道其它節(jié)點的信息，包括主機地址、端口號等。EhCache 提供兩種節(jié)點的發(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節(jié)點中配置其它所有節(jié)點的連接信息，一旦集群中的節(jié)點發(fā)生變化時，需要對緩存進行重新配置。

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，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。假設(shè)集群中有兩個節(jié)點，分別對應(yīng)的 RMI 綁定信息是：

那么對應(yīng)的手工配置信息如下：

            <cacheManagerPeerProviderFactory 

    class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheManagerPeerProviderFactory" 

    properties="hostName=localhost,

    port=4567,

    socketTimeoutMillis=2000,

    peerDiscovery=manual,

    rmiUrls=//192.168.0.12:4567/oschina_cache|//192.168.0.13:4567/oschina_cache"

/>


          

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

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

            <cache name="sampleCache2"

    maxElementsInMemory="10"

    eternal="false"

    timeToIdleSeconds="100"

    timeToLiveSeconds="100"

    overflowToDisk="false">

    <cacheEventListenerFactory

        class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheReplicatorFactory"

        properties="replicateAsynchronously=true, 

	replicatePuts=true, 

	replicateUpdates=true,

        replicateUpdatesViaCopy=false, 

	replicateRemovals=true "/>

</cache>


          

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

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

在上述三個節(jié)點的例子中，配置如下：

            <cacheManagerPeerProviderFactory

    class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheManagerPeerProviderFactory"

    properties="peerDiscovery=automatic, multicastGroupAddress=230.0.0.1,

    multicastGroupPort=4446, timeToLive=32"

/>


          

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

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)點的主機地址和端口，下面是兩個節(jié)點，并使用了單播方式的配置：

            
              <cacheManagerPeerProviderFactory

    class="net.sf.ehcache.distribution.jgroups.JGroupsCacheManagerPeerProviderFactory"

    properties="connect=TCP(start_port=7800):

        TCPPING(initial_hosts=host1[7800],host2[7800];port_range=10;timeout=3000;

        num_initial_members=3;up_thread=true;down_thread=true):

        VERIFY_SUSPECT(timeout=1500;down_thread=false;up_thread=false):

        pbcast.NAKACK(down_thread=true;up_thread=true;gc_lag=100;

	retransmit_timeout=3000):

        pbcast.GMS(join_timeout=5000;join_retry_timeout=2000;shun=false;

        print_local_addr=false;down_thread=true;up_thread=true)"

propertySeparator="::" />


            
          

使用多播方式配置如下：

            
              <cacheManagerPeerProviderFactory

    class="net.sf.ehcache.distribution.jgroups.JGroupsCacheManagerPeerProviderFactory"

    properties="connect=UDP(mcast_addr=231.12.21.132;mcast_port=45566;):PING:

    MERGE2:FD_SOCK:VERIFY_SUSPECT:pbcast.NAKACK:UNICAST:pbcast.STABLE:FRAG:pbcast.GMS"

    propertySeparator="::"

/>


            
          

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)點的配置信息如下：

            <cache name="sampleCache2"

    maxElementsInMemory="10"

    eternal="false"

    timeToIdleSeconds="100"

    timeToLiveSeconds="100"

    overflowToDisk="false">

    <cacheEventListenerFactory

        class="net.sf.ehcache.distribution.jgroups.JGroupsCacheReplicatorFactory"

        properties="replicateAsynchronously=true, replicatePuts=true,

        replicateUpdates=true, replicateUpdatesViaCopy=false, replicateRemovals=true" />

</cache>


          

使用組播方式的注意事項

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)常啟動的時候報如下錯誤信息：

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：

             SET CATALINA_OPTS=-Djava.net.preferIPv4Stack=true 


          

經(jīng)過實際測試發(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)點的復(fù)制。

EhCache Server

與前面介紹的兩種集群方案不同的是， EhCache Server 是一個獨立的緩存服務(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)進行操作的方法：

OPTIONS /{cache}}

獲取某個緩存的可用操作的信息。

HEAD /{cache}/{element}

獲取緩存中某個元素的 HTTP 頭信息，例如：

            curl --head  http://localhost:8080/ehcache/rest/sampleCache2/2 


          

EhCache Server 返回的信息如下：

            HTTP/1.1 200 OK 

X-Powered-By: Servlet/2.5 

Server: GlassFish/v3 

Last-Modified: Sun, 27 Jul 2008 08:08:49 GMT 

ETag: "1217146129490"

Content-Type: text/plain; charset=iso-8859-1 

Content-Length: 157 

Date: Sun, 27 Jul 2008 08:17:09 GMT 


          

GET /{cache}/{element}

讀取緩存中某個數(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

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

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總結(jié)

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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)點上。既保持了代碼的輕量級，同時又支持龐大的數(shù)據(jù)集群。EhCache 可謂是深入人心。

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2009 年年中，Terracotta 宣布收購 EhCache 產(chǎn)品。Terracotta 公司的產(chǎn)品 Terracotta 是一個 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 來實現(xiàn)分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)。最近 EhCache 主要的改進都集中在跟 Terracotta 框架的集成上，這是一個真正意義上的企業(yè)級緩存解決方案。

參考資料

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學習

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• 查看 EhCache 更詳細信息 。
• 查看 JGroups 更詳細信息 。
• 更多開源項目的介紹來自 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 編程各個方面的文章。

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獲得產(chǎn)品和技術(shù)

• 下載 EhCache 集群的測試例子源碼 。
• ?EhCache?????????? 安裝包下載? http://sourceforge.net/projects/ehcache/files/
• .Net??Client????客戶端? https://github.com/agilewallaby/Ehcache.Net

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深入探討在集群環(huán)境中使用 EhCache 緩存系統(tǒng)