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

评论

26 楼 devilbaby 2007-10-20  

引用

dengyin2000     2007-09-21 18:13

xtcn 写道
性能会有问题，偶试了
在20多台tomcat，Session个数到达60万，TPS达到500多的时候
性能吃不消了～～

你这样的nodes 使用tomcat的集群的话 可能早就性能有问题了吧。

你要20多个tomcat，那还是换种server吧，本来tomcat做集群的性能就是很高。而且估计你是用session replication的方式，只是tc帮你拦截统一管理session而已，这种方式是通过组播来实现。我估计是tomcat的集群出问题而不是TC。你可以分开来测试一下嘛，看只用tomcat做cluster能撑到什么样

25 楼 xtcn 2007-09-22  

呵呵，是的，偶只有三台应用服务器的时候，试过tomcat的Session的集群，性能很差

不过，这不是主题，呵呵，TC的极限如果只到这样的话，离偶的期望还是有距离的：）
按其相关文档中说的关于几千个TPS还差很多呢～～　：）

24 楼 dengyin2000 2007-09-21  

xtcn 写道

性能会有问题，偶试了
在20多台tomcat，Session个数到达60万，TPS达到500多的时候
性能吃不消了～～

你这样的nodes 使用tomcat的集群的话  可能早就性能有问题了吧。

23 楼 xtcn 2007-09-21  

性能会有问题，偶试了
在20多台tomcat，Session个数到达60万，TPS达到500多的时候
性能吃不消了～～

22 楼 grantbb 2007-07-05  

这东西挺新鲜的，不知道如果节点多了性能会怎么样？比如100个以上的节点。

JBossCache也是基于field复制实现的集群。

21 楼 devilbaby 2007-06-25  

lllyq 写道

terracotta那个bug我也遇到了，不用session.invalidate就好，remove all attribute就可以了，session timeout也不影响的

session invalidate的bug已经修复了，可以下载最新的nightly build

20 楼 devilbaby 2007-06-19  

javaeye的bug，把我的回复提交了两次

19 楼 devilbaby 2007-06-19  

lllyq 写道

terracotta那个bug我也遇到了，不用session.invalidate就好，remove all attribute就可以了，session timeout也不影响的

这个只是其中一个bug，主要是他的处理和tomcat是不同的，就是respone commit的处理不同

就是因为这个bug，促进了liferay和terracotta的合作，这是件值得高兴的事情

18 楼 devilbaby 2007-06-19  

lllyq 写道

terracotta那个bug我也遇到了，不用session.invalidate就好，remove all attribute就可以了，session timeout也不影响的

这个只是其中一个bug，主要是他的处理和tomcat是不同的，就是respone commit的处理不同

就是因为这个bug，促进了liferay和terracotta的合作，这是件值得高兴的事情

17 楼 lllyq 2007-06-18  

terracotta那个bug我也遇到了，不用session.invalidate就好，remove all attribute就可以了，session timeout也不影响的

16 楼 跳舞老爹 2007-06-16  

devilbaby 写道

见附件

这个附件中的scale-out怎么翻译？

15 楼 melin 2007-06-13  

对spring集群有一个框架，cluster4spring
http://www.soft-amis.com/index.html?return=http://www.soft-amis.com/cluster4spring/index.html
不知道大家有没 有熟悉的，他和tc的实现 有什么不同

14 楼 JAVA_ED 2007-06-12  

如果真的是按field replicate 比我现在用的Tangosol Coherence好多了

13 楼 devilbaby 2007-06-12  

测试了两天找到了一个bug
http://forums.terracotta.org/forums/posts/list/280.page

不过活跃的开源项目有个好处，就是他们会fix bug，不用自己改，但是代价就是等待

12 楼 zzeric 2007-06-11  

同意lz的说法，需要根据实际出发，才能找出最适合的。之所以倾向于Memcached，主要还是因为它的简单，可控性更高。据说Terracotta有80多M，要理解都得花不少时间。所以只是为了实现分布式缓存的话，当Memcached方案不是落后Terracotta非常多的话，还是选择Memcached。我估计Memcached会比WebLogic的好些。

希望能看到白衣的测试结果。

11 楼 devilbaby 2007-06-11  

zzeric 写道

1）我更想知道Memcached方案和Terracotta的性能比较
2）Find-Grained Changes看上去很美，但bytecode instrumentation会不会加重应用服务器的压力？
3）因为是JVM级的集群，Terracotta服务器要处理的内容，比起Memcached只是维护一个MAP要复杂得多，那在相同的压力下，是否会需要更高级的或更多的服务器来支撑?再把Java与C的性能差异考虑进去呢？

另外，Sticky + Memcached可以实现FailOver

我没有在项目中去用memcached，所以这方面的性能测试可能无法做，但是在TPS上Terracotta会有优势。江南好像也在做这个测试，可以叫他分享一下。
由于Tc是用java做的，所以跑TC就等于跑一个java的应用。但是你要相信，性能是有代价的。
TC其实不单单是session方面，pojo也可以做cluster，而且这是一个很活跃的项目，它开发的目的和memcached是不同的。
p.s.我也不认为terracotta的方案是最好的，要从实际出发，找出的是最合适的方案，我这里只是提供一个参考

在最后我把官方的一份terracotta和weblogic之间的测试文档给大家share

10 楼 zzeric 2007-06-11  

1）我更想知道Memcached方案和Terracotta的性能比较
2）Find-Grained Changes看上去很美，但bytecode instrumentation会不会加重应用服务器的压力？
3）因为是JVM级的集群，Terracotta服务器要处理的内容，比起Memcached只是维护一个MAP要复杂得多，那在相同的压力下，是否会需要更高级的或更多的服务器来支撑?再把Java与C的性能差异考虑进去呢？

另外，Sticky + Memcached可以实现FailOver

9 楼 devilbaby 2007-06-09  

galaxystar 写道

开源的功能太强大,通用,性能往往不怎么样,有时间和精力,参看源码,抽其核心,自己写.

我这几天就发现一些bug，不过有一点好的就是tc的团队很热情，很多问题都能及时回复

8 楼 galaxystar 2007-06-09  

开源的功能太强大,通用,性能往往不怎么样,有时间和精力,参看源码,抽其核心,自己写.

7 楼 devilbaby 2007-06-09  

江南白衣 写道

性能，性能....特别TC自己也做群集的时候。

这个正是要测试的，所以方案是方案，到具体实施还要一定的时间。
不过好的是terracotta不对项目有什么影响，如果不行的话可以不启动。

我相信江南白衣你也对这个做过测试，能分享下测试结果吗？