Apache Ignite高性能分布式网格框架-初探

Apache Ignite初步认识

今年4月开始倒腾openfire，过程中经历了许多，更学到了许多。特别是在集群方面有了很多的认识，真正开始认识到集群的概念及应用方法。

在openfire中使用的集群解决方案是代理+分布式内存。所谓代理便是通过一个入口转发请求到多个服务实例。而分布式内存就是解决服务实例间数据共享问题。通过这两步就可以搭建出一套水平扩展的集群系统。

openfire使用的分布式内存计算框架是hazelcast，并不了解它，大概只知道它是分布式网格内存计算框架。听许多openfire开发者都吐槽hazelcast有许多问题，集群效果上不太好，也因此意外间的发现了Ignite。

Ignite是apache基金的一个开源项目，功能与hazelcast非常类似：

Apache Ignite内存数据组织是高性能的、集成化的以及分布式的内存平台，他可以实时地在大数据集中执行事务和计算，和传统的基于磁盘或者闪存的技术相比，性能有数量级的提升。

特性:
可以将Ignite视为一个独立的、易于集成的内存组件的集合，目的是改进应用程序的性能和可扩展性，部分组件包括：

• 高级的集群化
• 数据网格（JCache）
• 流计算和CEP
• 计算网格
• 服务网格
• Ignite文件系统
• 分布式数据结构
• 分布式消息
• 分布式事件
• Hadoop加速器
• Spark共享RDD

已经有国内的大神做了翻译，可以看看这个链接：https://www.zybuluo.com/liyuj/note/481591
这里面有Ignite的手册，介绍的还是比较清楚的。

启动一个Ignite吧

只要少量的代码我们就可以将Ignite应用到自己的系统中，比如我需要做一个缓存。

• 在工程中通过Maven引入
  Ignte的最小引入包就是一个ignite-core.jar包依赖

<dependency>
      <groupId>org.apache.ignitegroupId>
      <artifactId>ignite-coreartifactId>
      <version>${ignite.version}version>
    dependency>

 

这样就行啦。。

• 启动Ignite创建并使用缓存
  我们需要创建一个缓存，那么如何整呢？

Ignite ignite = Ignition.start();

这一句代码就启动了一个Ignite节点，整个过程不需要配置就这么简单的跑起来了。

好了，再创建一个缓存用来存用户的ID和姓名：

IgniteCache cache = ignite.getOrCreateCache("userInfo");
cache.put(1, "小明");

这样就over了，是不是感觉和使用hashmap差不多？但重要的是什么，如果有另外一个ignite节点起来了，它们会自动发现并组成集群，那么userInfo这个缓存就会自动的完成分布式存储咯。

只不过有点问题，默认情况下缓存模式是分区模式，当然分区模式下需要设置缓存的备份数量backups，如果不设置的话缓存并不会在其他节点上做备份。

什么意思呢？就是说系统中有一个节点node1，这时候存了userInfo，此时node2启动了，并且自动发现后node1和node2建立了集群，不过node1突然挂了，此时系统会访问node2的数据，结果就失败啦。也就是说默认配置下数据是不会自带分布式存储的。需要做一下缓存的配置才行。

可以在创建缓存的时候指定一下缓存的配置：

CacheConfiguration cfg = new CacheConfiguration();
cfg.setCacheMode(CacheMode.PARTITIONED);
cfg.setBackups(1);
cfg.setName("userInfo");
IgniteCache cache = ignite.getOrCreateCache(cfg);
cache.put(1, "小明");

 

Ignite提供了三种不同的缓存操作模式，分区、复制和本地。可以参考这里的介绍：https://www.zybuluo.com/liyuj/note/393469#33缓存模式

Ignite配置Tomcat WebSession练练手

我最开始拿Ignite的用处主要是做缓存使用，而且其支持JCache的特性和集群化做缓存非常合适，特别是未来部署成分布式也很平滑。但是目前我使用的还比较浅，估计入门都不算，这也可见Ignite使用多么简单，基本上看看手册就可以上手了。

这些天我还是想尝试一下Ignite的WebSession的集群功能，为以后Web系统集群做一个基础。之前的使用Redis的方案总觉得不是特别爽，虽然对代码的侵入性低，但不是java系列的。目前Ignite官方给出了WebSession集群的指南：https://www.zybuluo.com/liyuj/note/393469#318web会话集群化

我根据这个指南做了尝试，效果基本达到，但是对于像我这样的初学者面对这个手册会遇到一些问题。首先在配置后启动系统后发现会报一个异常：

严重: Exception starting filter IgniteWebSessionsFilter
class org.apache.ignite.IgniteException: Cache for web sessions is not started (is it configured?): partitioned
    at org.apache.ignite.cache.websession.WebSessionFilter.initCache(WebSessionFilter.java:336)
    at org.apache.ignite.cache.websession.WebSessionFilter.init(WebSessionFilter.java:292)
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig.initFilter(ApplicationFilterConfig.java:279)
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig.getFilter(ApplicationFilterConfig.java:260)
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig.(ApplicationFilterConfig.java:105)
    at org.apache.catalina.core.StandardContext.filterStart(StandardContext.java:4854)
    at org.apache.catalina.core.StandardContext.startInternal(StandardContext.java:5546)
    at org.apache.catalina.util.LifecycleBase.start(LifecycleBase.java:150)
    at org.apache.catalina.core.ContainerBase$StartChild.call(ContainerBase.java:1575)
    at org.apache.catalina.core.ContainerBase$StartChild.call(ContainerBase.java:1565)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

 

这个问题我查了蛮久，后来还是@李玉珏给了指导解决了。问题的原因是WebSessionFilter初始化时找不到对应的缓存。我查看了代码：

@SuppressWarnings("unchecked")
    void initCache() {
        cache = webSesIgnite.cache(cacheName);
        binaryCache = webSesIgnite.cache(cacheName);

        if (cache == null)
            throw new IgniteException("Cache for web sessions is not started (is it configured?): " + cacheName);

 

报错的代码就是因为cache为null导致的。这里比较重要的是

cache = webSesIgnite.cache(cacheName);

在前面举的例子中我们获取一个缓存是用getOrCreateCache方法，这个方法会在缓存不存在的情况下自动创建一个缓存，但是cache方法却不会。所以要解决这个问题就是要在Ignite启动后先把缓存创建好。

但是整个过程我们并没有手动显式的去启动Ignite，是WebSessionFilter在Init的时候获取的，所以我们可以通过配置的方式将缓存首先创建。

如何指定Ignite XML文件加载？
需要创建一个XML文件，并将其放在Web目录的META-INF目录下面，比如创建一个default-config.xml文件，文件内容如下：

xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>



<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
                            http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration" >
        <property name="cacheConfiguration">
            <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
                     
                     <property name="name" value="partitioned"/>
                     <property name="cacheMode" value="PARTITIONED"/>
               <property name="backups" value="1"/>
                 bean>
        property>
    bean>
beans>

这里的配置意思是创建一个name为partitioned的缓存，使用分区模式，备份数为1.再次启动web程序就可以啦。

结合Spring方式

对于使用Spring的应用是可以集成Ignite缓存的，配置方式需要通过一个缓存抽象类来完成org.apache.ignite.cache.spring.SpringCacheManager。

在自己项目的Spring里做如下配置：

  <bean id="cacheManager" class="org.apache.ignite.cache.spring.SpringCacheManager">
      <property name="configuration">
          <bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
            <property name="cacheConfiguration">
                  <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
                       
                       <property name="name" value="partitioned"/>
                       <property name="cacheMode" value="PARTITIONED"/>
                       <property name="backups" value="1"/>
                   bean>
                property>
          bean>
      property>
  bean>

 

总结

可以看到Ignite的使用还是非常简单的，特别是其配置的简单性，很容易上手，轻松就搭建了一套分布式内存系统。而且对于Ignite来说还有更多的高级特性，参考"特性"部分。接下来还需要再继续深入了解。

 另外对于作为缓存使用我在j2cache开源项目里有简单的集成，代码可以看：https://github.com/mini188/j2cache

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