JVM-level clustering

    前段时间一直在运用memcached来保存session的集群方案，这的确是实现HA和HP的一个好方案。但是在实现上还存在不少的bug。我和大家分享另外一种HA方案：JVM堆级群集。<o:p></o:p>

    JVM-level clustering主要是通过terracotta来实现，terracotta在2003年成立，代码是最近才开源的，license对企业也没有太大的限制，据相关的报道，terracotta正努力劝服sun，让JVM-level clustering成为标准，嵌入到JDK中。然后它的企业版应用主要是靠服务攒钱，它的战略有点象Redhat。在这里我先介绍一下Terracotta<o:p></o:p>

Terracotta到底是什么呢？官方是这样定义的：Open Terracotta is an enterprise-class, open-source, JVM-level clustering solution. JVM-level clustering simplifies enterprise Java by enabling applications to be deployed on multiple JVMs, yet interact with each other as if they were running on the same JVM. Terracotta extends the Java Memory Model of a single JVM to include a cluster of virtual machines such that threads on one virtual machine can interact with threads on another virtual machine as if they were all on the same virtual machine with an unlimited amount of heap.

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 Terracotta实现了什么？<o:p></o:p>

1）  堆级的复制：集群时需要拷贝的对象在堆之间进行<o:p></o:p>

2）  超大的虚拟堆：由于是JVM层次的集群，所以堆要比单个JVM大很多<o:p></o:p>

3）  多种集群锁语法：distributed wait/notify and synchronized<o:p></o:p>

4）  运行实时监控<o:p></o:p>

5）  无需序列化实现集群<o:p></o:p>

6）  Find-Grained Changes：由于集群时，terracotta不要求序列化，所以对象拷贝可以细化到对象中的每一个field，就是说在进行replication的时候，当对象发生变化的时候，不需要整个对象进行拷贝，只需要拷贝发生变化的那个field。P.s.这点也是我最喜欢的，这对于性能的提高会有明显的效果<o:p></o:p>

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Terracotta能给我们做什么？（这个很简单，我也不做翻译了）<o:p></o:p>

• HTTP Session Replication - Tomcat, Weblogic, Websphere <o:p></o:p>
• Distributed Cache - from java.util.Hashmap to OSCache, we support it, <o:p></o:p>
• Work/Manager Distributed Queries - Coordination is easy with Terracotta. We even have code to get you started on the Terracotta Forge <o:p></o:p>
• POJO Clustering/Spring integration- Everything from Spring Beans to java.util.HashMap <o:p></o:p>
• Collaboration/Coordination - Use a queue, use distributed wait/notify, or even Cyclic Barrier^{<v:shapetype id="_x0000_t75" coordsize="21600,21600" o:spt="75" o:preferrelative="t" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f"> <v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:formulas><v:path o:extrusionok="f" gradientshapeok="t" o:connecttype="rect"></v:path><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock></v:shapetype><v:shape id="_x0000_i1025" title="" style="WIDTH: 5.25pt; HEIGHT: 5.25pt" type="#_x0000_t75" alt="" href="http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/api/java/util/concurrent/CyclicBarrier.html" o:button="t" outside="" page="" visit=""><v:imagedata src="file:///C:\DOCUME~1\Anson\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image001.gif" o:href="mhtml:file://J:\open_source\terracotta\doc\What%20Is%20Terracotta%20DSO%20-%20Open%20Terracotta%20-%20Terracotta.mht!http://www.terracotta.org/confluence/images/icons/linkext7.gif"></v:imagedata></v:shape>}(We love Cycle Barrier^{<v:shape id="_x0000_i1026" title="" style="WIDTH: 5.25pt; HEIGHT: 5.25pt" type="#_x0000_t75" alt="" href="http://blog.terracottatech.com/archive/2005/08/fun_with_dso_an.html" o:button="t" outside="" page="" visit=""> <v:imagedata src="file:///C:\DOCUME~1\Anson\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image001.gif" o:href="mhtml:file://J:\open_source\terracotta\doc\What%20Is%20Terracotta%20DSO%20-%20Open%20Terracotta%20-%20Terracotta.mht!http://www.terracotta.org/confluence/images/icons/linkext7.gif"></v:imagedata></v:shape>}) with Terracotta coordination across VMs is as easy as coordination across threads <o:p></o:p>

p.s. tomcat现在支持的版本有5.0,5.5,6.0;weblogic官方测试过的只有8.1，websphere只支持CE，6.1预计会在今年夏季测试完成，估计就是最近，如今还支持Lucence和Wicket的集群。具体可以查看他的官方网站<o:p></o:p>

如果实习AOP的人应该对Terracotta的工作原理很容易理解。Terracotta一个很重要的概念是bytecode instrumentation，这种对字节流监控的技术在很多AOP的项目中都用到，例如AspectJ，AspectWerkz。

Terrocotta的介绍到此为止。

作为一个HA方案的设计者，在运用一项新技术的时候必须评估它给现有项目带来的风险，特别是terrcotta还没有足够的成熟。

1）               如果运用了terracotta，我们现有的项目需要有哪些方面的修改，这点我估计也是大家最关心的。由于terracotta运用了bytecode instrumentation的技术，所以我们现有的项目基本上不需要做任何修改。Terracotta提供一个配置文件tc-config.xml，我们只需要在这个配置文件里配置一些必须参数就可以实现集群（p.s.官方提供了pojo，spring，tomcat，weblogic的预配置模版；这点比用memcached来保存session要简单，而且考虑的问题要少，毕竟官方就支持用terracotta来管理session）。我现在的项目是在tomcat下跑，需要做集群，众所周知，tomcat集群的replication性能是非常非常低的，但是如果运用sticky模式的话就不能完全实现failuer-over。在这个时候terracotta就解决了这个问题，我用terracotta来管理我的session，由于它不需要序列话和它find grained changes的机制，所以不存在大对象拷贝的问题，例如我有十个点，其中一个点发生了变化，它不会立刻把变化拷贝到所有点上，只会当某个点需要变化的时候才把变化发送到该点上。我从一些监控工具里面发现，terracotta捕获了所有httpsession到terracotta的sessiondata中，你会发现根本不存在httpsession，terracotta相当于一个代理，当httpsession getAttribute的时候，代理会从sessiondata中取到相对应的值，然后付给httpsession，具体的实现有兴趣的可以看看源代码

2）               性能的变化，把terracotta集成到项目后性能是否能有明显的提升？在官方文档中，对terracotta http session clustering和weblogic8.1 http session clustering做了一个比较（如果大家感兴趣的话，我可以以后配合实际再写篇有关terracotta方面性能测试的文章），结果让人比较让人惊讶

Measure<o:p></o:p>	Gain from Terracotta<o:p></o:p>
Throughput<o:p></o:p>	67% increase in TPS<o:p></o:p>
Memory Use	6-7 x reduction in garbage collection cycles<o:p></o:p>
Latency	Ø 50% reduction<o:p></o:p> Ø Queue depth never exceeds 125, vs. 280-<o:p></o:p> 560 for WebLogic<o:p></o:p>

3）               Terracotta的扩展性。Terracotta是纯java编写的，源码开源，可以自己修改源代码进行扩展。而且terracotta很活跃，从它的策略来看，会有不错的发展和不久就会流行起来。

4）               从这点来看Terracotta相当一个中央服务器，那会不会terracotta出现single-point的问题呢？terracotta server本身支持集群

    好像写得太多了。说说我现在项目的HA方案吧，我正在实现和测试的方案是这样的：

Apache＋5 tomcat＋2 terrcotta server cluster＋2 mysql cluster，在这个方案中还是存在单点问题，就是apache，我曾经考虑过用四层交换机来代替apache做balance

感兴趣的同学，欢迎对JVM-level Clustering和我的HA方案进行讨论