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簡介：?EhCache 是一個純 Java 的進程內緩存框架，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 緩存系統對集群環境的支持以及使用方法。

EhCache 緩存系統簡介

EhCache 是一個純 Java 的進程內緩存框架，具有快速、精干等特點，是 Hibernate 中默認的 CacheProvider。

下圖是 EhCache 在應用程序中的位置：

圖 1. EhCache 應用架構圖

深入探討在集群環境中使用 EhCache 緩存系統

EhCache 的主要特性有：

快速；
簡單；
多種緩存策略；
緩存數據有兩級：內存和磁盤，因此無需擔心容量問題；
緩存數據會在虛擬機重啟的過程中寫入磁盤；
可以通過 RMI、可插入 API 等方式進行分布式緩存；
具有緩存和緩存管理器的偵聽接口；
支持多緩存管理器實例，以及一個實例的多個緩存區域；
提供 Hibernate 的緩存實現；
等等 …

由于 EhCache 是進程中的緩存系統，一旦將應用部署在集群環境中，每一個節點維護各自的緩存數據，當某個節點對緩存數據進行更新，這些更新的數據無法在其它節點中共享，這不僅會降低節點運行的效率，而且會導致數據不同步的情況發生。例如某個網站采用 A、B 兩個節點作為集群部署，當 A 節點的緩存更新后，而 B 節點緩存尚未更新就可能出現用戶在瀏覽頁面的時候，一會是更新后的數據，一會是尚未更新的數據，盡管我們也可以通過 Session Sticky 技術來將用戶鎖定在某個節點上，但對于一些交互性比較強或者是非 Web 方式的系統來說，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

RMI 是 Java 的一種遠程方法調用技術，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 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 集群模式的結構圖：

圖 2. RMI 集群模式結構圖

采用 RMI 集群模式時，集群中的每個節點都是對等關系，并不存在主節點或者從節點的概念，因此節點間必須有一個機制能夠互相認識對方，必須知道其它節點的信息，包括主機地址、端口號等。EhCache 提供兩種節點的發現方式：手工配置和自動發現。手工配置方式要求在每個節點中配置其它所有節點的連接信息，一旦集群中的節點發生變化時，需要對緩存進行重新配置。

由于 RMI 是 Java 中內置支持的技術，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 節點。假設集群中有兩個節點，分別對應的 RMI 綁定信息是：

節點 1	192.168.0.11	4567	/oschina_cache
節點 2	192.168.0.12	4567	/oschina_cache
節點 3	192.168.0.13	4567	/oschina_cache

那么對應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"

/>

其它節點配置類似，只需把 rmiUrls 中的兩個 IP 地址換成另外兩個節點對應的 IP 地址即可。

接下來在需要進行緩存數據復制的區域（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點發現方式，就是通過多播（ multicast ）來維護集群中的所有有效節點。這也是最為簡單而且靈活的方式，與手工模式不同的是，每個節點上的配置信息都相同，大大方便了節點的部署，避免人為的錯漏出現。

在上述三個節點的例子中，配置如下：

            <cacheManagerPeerProviderFactory

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

    properties="peerDiscovery=automatic, multicastGroupAddress=230.0.0.1,

    multicastGroupPort=4446, timeToLive=32"

/>

其中需要指定節點發現模式 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議棧、可靠的單播和多播消息傳輸，主要的缺點是配置復雜以及一些協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 RMI 的手工配置和自動發現。使用單播方式需要指定其它節點的主機地址和端口，下面是兩個節點，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 復雜得多，但也提供更多的微調參數，有助于提升緩存數據復制的性能。詳細的 JGroups 配置參數的具體意義可參考 JGroups 的配置手冊。

JGroups 方式對應緩存節點的配置信息如下：

            <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：-Djava.net.preferIPv4Stack=true。如果是 Tomcat 服務器，可在 catalina.bat 或者 catalina.sh 中增加如下環境變量即可：

             SET CATALINA_OPTS=-Djava.net.preferIPv4Stack=true

經過實際測試發現，集群方式下的緩存數據都可以在 1 秒鐘之內完成到其節點的復制。

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器，其內部使用 EhCache 做為緩存系統，可利用前面提到的兩種方式進行內部集群。對外提供編程語言無關的基于 HTTP 的 RESTful 或者是 SOAP 的數據緩存操作接口。

下面是 EhCache Server 提供的對緩存數據進行操作的方法：

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}

讀取緩存中某個數據的值。

PUT /{cache}/{element}

寫緩存。

由于這些操作都是基于 HTTP 協議的，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 在應用中的架構：

圖 3. EhCache Server 應用架構圖

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

總結

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 的集群對應用程序的代碼編寫都是透明的，程序人員無需考慮緩存數據是如何復制到其它節點上。既保持了代碼的輕量級，同時又支持龐大的數據集群。EhCache 可謂是深入人心。

2009 年年中，Terracotta 宣布收購 EhCache 產品。Terracotta 公司的產品 Terracotta 是一個 JVM 級的開源群集框架，提供 HTTP Session 復制、分布式緩存、POJO 群集、跨越集群的 JVM 來實現分布式應用程序協調。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級緩存解決方案。

參考資料

學習

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。
技術書店：瀏覽關于這些和其他技術主題的圖書。
developerWorks Java 技術專區：數百篇關于 Java 編程各個方面的文章。

獲得產品和技術

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

深入探討在集群環境中使用 EhCache 緩存系統

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