[ehcache] 분산 캐시

 

Replication Overview

출처 : http://ehcache.org/documentation/replication/index

The following sections provide a documentation Table of Contents and additional information sources about replication.

Replication Table of Contents

Topic	Description
RMI Replicated Caching	Ehcache provides replicated caching using RMI. To set up RMI replicated caching, you need to configure the CacheManager with a PeerProvider and a CacheManagerPeerListener. Then for each cache that will be replicated, you need to add one of the RMI cacheEventListener types to propagate messages. You can also optionally configure a cache to bootstrap from other caches in the cluster.
JGroups Replicated Caching	JGroups can be used as the underlying mechanism for the replication operations in Ehcache. JGroups offers a very flexible protocol stack, reliable unicast, and multicast message transmission. To set up replicated caching using JGroups, you need to configure a PeerProviderFactory. For each cache that will be replicated, you then need to add a cacheEventListenerFactory to propagate messages.
JMS Replicated Caching	JMS can also be used as the underlying mechanism for replication operations in Ehcache. The Ehcache jmsreplication module lets organisations with a message queue investment leverage it for caching. It provides replication between cache nodes using a replication topic, pushing of data directly to cache nodes from external topic publishers, and a JMSCacheLoader, which sends cache load requests to a queue.

RMI 방식에 대해서 알아보자! 

출처 : http://ehcache.org/documentation/replication/rmi-replicated-caching

출처 : http://javacan.tistory.com/123

분산 캐시

EHCache는 분산 캐시를 지원한다. EHCache는 피어(peer) 자동 발견 및 RMI를 이용한 클러스터간 데이터 전송의 신뢰성 등 분산 캐시를 위한 완전한 기능을 제공하고 있다. 또한, 다양한 옵션을 통해 분산 상황에 맞게 설정할 수 있도록 하고 있다.

참고로, EHCache는 RMI를 이용하여 분산 캐시를 구현하고 있기 때문에, Serializable 한 객체만 분산 캐시에서 사용 가능하다. 키 역시 Serializable 해야 한다.

분산 캐시 구현 방식

EHCache는 한 노드의 캐시에 변화가 생기면 나머지 노드에 그 변경 내용을 전달하는 방식을 사용한다. 즉, 클러스터에 있는 캐시 인스턴스가 n개인 경우, 한번의 변경에 대해 n-1개의 변경 통지가 발생한다.

각 노드의 캐시간 데이터 전송은 RMI를 통해서 이루어진다. EHCache가 데이터 전송 기술로서 RMI를 사용하는 이유는 다음과 같다.

• 자바에서 기본적으로 제공하는 원격 메커니즘
• 안정화된 기술
• TCP 소켓 옵션을 튜닝할 수 있음
• Serializable 한 객체를 지원하기 때문에, 데이터 전송을 위해 XML과 같은 별도의 포맷으로 변경할 필요가 없음

노드 발견

EHCache는 클러스터에 새로운 노드가 추가돌 경우 해당 노드를 자동적으로 발견하는 방식과, 지정된 노드 목록에 대해서만 클러스터의 노드로 사용하는 방식을 지원하고 있다.

멀티캐스트 방식

멀티캐스트 모드를 사용한 경우, 지정한 멀티캐스트 IP(224.0.0.1~239.255.255.255)와 포트에 참여하는 노드를 자동으로 발견하게 된다. 지정한 IP와 포트에 참여한 노드는 자기 자신을 다른 노드에 통지한다. 이 방식을 사용하면 클러스터에 동적으로 노드를 추가하거나 제거할 수 있다.

노드 목록 지정 방식

클러스터에 포함되는 노드 목록을 지정한다. 동적으로 새로운 노드를 추가하거나 기존 노드를 제거할 수 없다.

분산 캐시 설정

분산 캐시를 사용하기 위해서는 다음과 같은 세 개의 정보를 지정해주어야 한다.

• CacheManagerPeerProvider - 피어 발견 관련 설정
• CacheManagerPeerListener - 메시지 수신 관련 설정
• 캐시별 CacheReplicator - 메시지 생성 규칙 설정

CacheManagerPeerProvider 설정

CacheManagerPeerProvider는 새롭게 추가된 노드를 발견하는 방식을 지정한다.

노드를 자동으로 발견하는 멀티캐스트 방식을 사용하려면 다음과 같이 설정한다.

<cacheManagerPeerProviderFactory
    class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheManagerPeerProviderFactory"
    properties="peerDiscovery=automatic, 
                    multicastGroupAddress=230.0.0.100, multicastGroupPort=1234" />

위 코드에서 properties 속성의 값에 사용된 프로퍼티는 다음과 같다.

peerDiscovery	automatic으로 지정하면 멀티캐스트 방식을 사용한다.
multicaseGroupAddress	멀티캐스트 IP
multicaseGroupPort	포트 번호

하나의 클러스터에 포함될 노드들은 동일한 멀티캐스트 IP와 포트 번호를 사용해야 한다.

클러스터에 참여할 노드 목록을 지정하는 IP 방식을 사용하려면 다음과 같이 설정한다.

<cacheManagerPeerProviderFactory
    class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheManagerPeerProviderFactory"
    properties="peerDiscovery=manual, 
                    rmiUrls=//server2:12345/cache1|//server2:12345/cache2" />

위 코드에서 properties 속성의 값에 사용된 프로퍼티는 다음과 같다.

peerDiscovery	manual로 지정한 IP 지정 방식이다.
rmiUrls	분산 노드에 참여할 서버 및 캐시 목록을 지정한다. 현재 노드의 정보는 포함시켜서는 안 된다.

이 경우, rmiUrls에 명시된 포트 번호는 뒤에 살펴볼 CacheManagerPeerListener가 사용할 포트 번호를 지정해주어야 한다.

CacheManagerPeerListener 설정

노드를 발견하는 방식을 지정했다면, 다음으로 할 작업은 클러스터에 있는 다른 노드에서 발생한 변경 정보를 수신할 때 사용할 포트 번호를 지정하는 것이다. 다음과 같은 코드를 이용하여 수신과 관련된 포트 번호를 설정할 수 있다.

<cacheManagerPeerListenerFactory
    class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheManagerPeerListenerFactory"
    properties="port=12345, socketTimeoutMillis=120000" />

위 코드에서 properties 속성의 값에 사용된 프로퍼티는 다음과 같다.

port	메시지를 수신할 때 사용되는 포트
socketTimeoutMillis	이 노드에 메시지를 보냈을 때 메시지 전송을 기다리는 시간. 기본값은 2000ms.

캐시별 CacheReplicator 설정

분산 환경에 적용되어야 하는 캐시는 캐시의 내용이 변경되었을 때 다른 노드에 있는 캐시에 변경 내역을 알려주어야 한다. <cacheEventListenerFactory> 태그를 사용하면, 언제 어떻게 캐시의 변경 내역을 통지할지의 여부를 지정할 수 있다. 아래 코드는 설정의 예이다.

<cache name="simpleBean"
      maxElementsInMemory="100"
      eternal="false"
      overflowToDisk="false"
      timeToIdleSeconds="300"
      timeToLiveSeconds="600"
      memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
       <cacheEventListenerFactory 
           class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheReplicatorFactory" 
           properties="replicateUpdatesViaCopy=true,replicateUpdates=true" />
</cache>

위 코드와 같이 <cacheEventListenerFactory>의 구현 클래스로 RMICacheReplicatorFactory를 지정하면 캐시에 변경이 생길 때 마다 해당 변경 내역을 클러스터에 참여하고 있는 노드의 캐시에 통지하게 된다. properties 속성에 프로퍼티를 지정하면, 캐시 요소의 추가, 변경, 삭제 등에 대해 통지 방식을 적용할 수 있다. 설정할 수 있는 프로퍼티는 다음과 같다.

replicatePuts	캐시에 새로운 요소가 추가됐을 때 다른 노드에 복사할지의 여부
replicateUpdates	캐시 요소의 값이 변경되었을 때 다른 노드에 값을 복사할지의 여부
replicateRemovals	캐시 요소가 삭제되었을 때 다른 노드에 반영할지의 여부
replicateAsynchronously	비동기로 값을 복사할지의 여부
replicateUpdatesViaCopy	새로운 요소를 다른 노드에 복사할 지 아니면 삭제 메시지를 보낼지의 여부
asynchronousReplicationIntervalMillis	비동기 방식을 사용할 때 변경 내역을 다른 노드에 통지하는 주기. 기본값은 1000.

위 속성의 기본값은 모두 true이다. 따라서, 기본 설정값을 사용하려면 다음과 같이 properties 속성을 사용하지 않아도 된다.

<cache name="simpleBean" ...
      memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
       <cacheEventListenerFactory 
           class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheReplicatorFactory" />
</cache>

어플리케이션 구동시 캐시 데이터 로딩하기

CacheManager가 초기화 될 때, 클러스터에 있는 다른 캐시로부터 데이터를 로딩할 수 있다. 이는 초기 구동이 완료된 후 곧 바로 서비스를 제공할 수 있음을 의미한다. 초기 구동시 다른 노드로부터 캐시 데이터를 로딩하려면 다음과 같이 <bootstrapCacheLoaderFactory> 태그의 구현 클래스를 RMIBootstrapCacheLoaderFactory로 지정해주면 된다.

<cache name="simpleBean" ...
      memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
       <bootstrapCacheLoaderFactory
           class="net.sf.ehcache.distribution.RMIBootstrapCacheLoaderFactory"
           properties="bootstrapAsynchronously=true,
                       maximumChunkSizeBytes=5000000" />

       <cacheEventListenerFactory 
           class="net.sf.ehcache.distribution.RMICacheReplicatorFactory" />
</cache>

RMIBootstrapCacheLoaderFactory에 전달 가능한 프로퍼티 목록은 다음과 같다.

bootstrapAsynchronously	비동기적으로 수행할지의 여부를 지정
maximumChunkSizeBytes	클러스터의 다른 노드로부터 로딩 가능한 데이터의 최대 크기

RMIBoostrapCacheLoaderFactory를 설정하면 캐시를 초기화 할 때, 원격지 노드의 캐시에 저장된 데이터를 로딩하여 로컬 캐시에 저장한다.

분산 캐시 고려사항

분산 캐시를 사용할 때에는 다음과 같은 내용을 고려해야 한다.

• 노드 증가에 따라 네트워크 트래픽 증가:
  많은 양의 네트워크 트래픽이 발생할 수 있다. 특히 동기 모드인 경우 성능에 영향을 받을 수 있다. 비동기 모드인 경우 버퍼에 변경 내역을 저장하였다가 일정한 주기로 버퍼에 쌓인 내역을 다른 노드에 통지하기 때문에 이 문제를 다소 완하시킬 수 있다.
• 데이터 불일치 발생 가능성:
  두 노드에서 동시에 동일한 캐시의 동일한 데이터에 대한 변경을 수행할 경우, 두 노드 사이에 데이터 불일치가 발생할 수 있다. 캐시 데이터의 불일치가 매우 심각한 문제가 될 경우, 동기 모드(replicateAsynchronously=false)와 복사 메시지 대신 삭제 메시지를 전송(replicateUpdatesViaCopy=false)함으로써 이 문제를 해결할 수 있다.

관련링크:

• EHCache