J2EE集群.pdf

### J2EE集群知识点解析 #### 一、前言与背景 随着互联网技术的发展和企业需求的提升，关键业务系统如银行系统、账单系统等对系统的可用性和可扩展性提出了更高的要求。J2EE（Java 2 Platform, Enterprise Edition）作为企业级应用开发的标准平台之一，其集群技术为实现高可用性和可扩展性提供了有效手段。 **关键事件回顾**：1999年6月，eBay曾发生服务中断长达22小时，导致约230万拍卖活动受到影响，其股价也因此下跌9.2%。这一事件凸显了对于大型在线服务平台而言，确保服务连续性和稳定性的重要性。 #### 二、基本术语解析 **2.1 可扩展性** - **定义**：可扩展性是指系统在面对用户量或业务需求增长时，能够迅速扩展其处理能力和性能的能力。 - **实现方式**：通过增加硬件资源（如CPU、内存、硬盘等）或采用集群技术实现。 - **集群作用**：集群技术允许多台服务器共同承担负载，对外提供统一的服务接口，从而增强系统的可扩展性。 **2.2 高可用性** - **定义**：高可用性指的是系统能够在预定时间内保持正常运行和服务的能力，通常通过冗余设计和故障恢复机制来实现。 - **重要性**：对于关键业务系统而言，任何长时间的系统中断都可能导致巨大的经济损失和客户信任度下降。 **2.3 负载均衡** - **定义**：负载均衡是将网络请求分发到多个服务器上的过程，旨在优化资源利用、最小化响应时间，并提高系统的整体可用性。 - **实现方法**：可以通过软件或硬件设备实现，常见的有轮询、最少连接数等策略。 **2.4 容错性** - **定义**：容错性是指系统在出现部分组件失效的情况下仍然能够继续提供服务的能力。 - **实现机制**：通过冗余设计、故障检测和恢复机制等实现。 **2.5 失败转移** - **定义**：失败转移是在主服务器出现故障时，将服务自动切换到备用服务器的过程。 - **实现方式**：通常包括心跳检测、数据同步等技术手段。 **2.6 幂等方法** - **定义**：幂等操作是指同一操作执行多次产生的效果等同于执行一次的效果。 - **应用场景**：在分布式系统中，幂等性可以用来确保即使在网络不稳定的情况下也能正确处理请求。 #### 三、J2EE集群概述 **3.1 什么是J2EE集群** - **定义**：J2EE集群是指由多台物理服务器组成的集群，它们通过特定的技术手段协同工作，对外提供统一的服务接口，以实现高可用性、可扩展性和容错性。 - **核心价值**：J2EE集群通过负载均衡、失败转移等机制，提高了系统的整体性能和可靠性。 #### 四、WEB层集群实现 **4.1 WEB层负载均衡** - **定义**：通过负载均衡器将客户端请求分发到不同的Web服务器上，以分散负载并提高响应速度。 - **实现方式**：常见的负载均衡策略包括轮询、最少连接数等。 **4.2 HTTP会话的失败转移** - **目的**：确保客户端会话数据在主服务器出现故障时能够被无缝地转移到备用服务器。 - **实现方法**： - **4.2.1 数据库持久方案**：将HTTP会话数据存储在数据库中，所有服务器都可以访问这些数据。 - **4.2.2 内存复制方案**：通过在多台服务器之间复制内存中的会话数据来实现。 - **4.2.3 Tomcat的方案：多服务器复制**：Tomcat提供了一种内置机制，可以在多台服务器间同步会话数据。 - **4.2.4 WebLogic, WebSphere, JBoss的方案：结对服务器（Paired servers）复制**：通过结对服务器之间的复制来实现会话数据的共享。 - **4.2.5 IBM的方案：集中状态服务器**：使用一台专门的服务器来存储和管理会话数据。 - **4.2.6 Sun的方案：专用服务器**：类似于IBM的方案，但具体的实现细节有所不同。 - **4.2.7 性能问题** - **何时备份会话**：决定何时将会话数据备份至持久存储，这直接影响到性能和数据一致性。 - **备份颗粒度**：控制会话数据备份的粒度大小，也是性能优化的一个重要因素。 **4.2.8 其他的失败转移实现** - **4.2.8.1 JRun：使用JINI**：JRun通过使用JINI技术实现了失败转移功能。 - **4.2.8.2 Tangosol：分布式缓存**：Tangosol提供了一种分布式缓存解决方案，用于实现HTTP会话数据的复制。 #### 五、JNDI集群实现 **5.1 共享全局JNDI树** - **定义**：JNDI（Java Naming and Directory Interface）是一种标准，用于查找和定位远程对象和服务。在集群环境中，所有服务器共享一个全局的JNDI树，以确保数据的一致性。 - **实现方式**：通过配置中心化的JNDI服务器或使用特殊的复制算法来实现。 **5.2 独立的JNDI** - **定义**：每台服务器维护自己的JNDI实例，这种方式可能会影响数据的一致性。 - **应用场景**：适用于对性能要求较高且能够接受一定程度的数据不一致性的场景。 **5.3 中央集中JNDI** - **定义**：所有服务器通过中央集中的JNDI服务器来获取和更新数据。 - **优点**：确保数据的一致性和完整性。 **5.4 初始化对JNDI服务器的访问** - **实现方式**：通过配置文件指定JNDI服务器的位置，并在启动时加载相应的配置。 #### 六、EJB集群实现 **6.1 SMARTSTUB** - **定义**：SMARTSTUB是一种实现EJB集群的方式，它通过在客户端和服务器端之间传递代理对象来实现。 - **特点**：提高了客户端和服务器之间的通信效率。 **6.2 IIOP运行库** - **定义**：IIOP（Internet Inter-ORB Protocol）是一种用于实现EJB集群的标准协议。 - **实现方式**：通过在服务器端实现IIOP协议栈，实现客户端与服务器之间的远程调用。 **6.3 拦截代理** - **定义**：拦截代理是一种中间件技术，用于在客户端和服务器端之间进行请求和响应的处理。 - **实现机制**：通过在客户端和服务器端之间设置代理对象，该代理对象负责拦截请求并进行相应的处理。 **6.4 EJB的集群支持** - **6.4.1 EJBHomeStub的集群支持**：EJBHomeStub用于处理客户端到服务器的请求，通过集群支持确保高可用性。 - **6.4.2 EJBObjectStub的集群支持**：EJBObjectStub用于处理客户端到服务器的远程调用，同样需要集群支持来确保服务的连续性。 #### 七、JMS和数据库连接的集群支持 - **定义**：JMS（Java Message Service）是一种消息传输协议，用于在分布式系统中发送消息。在集群环境中，需要实现JMS和数据库连接的集群支持，以确保消息传输的可靠性和数据库操作的一致性。 - **实现方式**：通过在服务器端实现JMS集群和数据库连接池的集群支持。 #### 八、J2EE集群的挑战与误解 **8.1 失败转移能够彻底避免错误** - **解释**：失败转移虽然可以在一定程度上减少系统故障的影响，但并不能完全避免所有类型的错误。 **8.2 单机应用可以透明地迁移到集群环境** - **解释**：单机应用在迁移到集群环境时，需要考虑以下因素： - **8.2.1 HTTP会话**：确保会话数据能够在集群内的服务器间共享。 - **8.2.2 缓存**：设计缓存策略以适应集群环境的需求。 - **8.2.3 静态变量**：静态变量的管理需要特别注意，因为它们在集群环境中可能会引发一致性问题。 - **8.2.4 外部资源**：外部资源（如数据库连接）的管理也需要进行调整，以确保高可用性。 - **8.2.5 特殊的服务**：某些特殊的服务可能需要重新设计才能适应集群环境的要求。 **8.3 分布式结构比单一结构更灵活** - **解释**：分布式结构确实提供了一些灵活性，但在管理和维护方面也带来了新的挑战。 #### 九、总结 本文详细介绍了J2EE集群的基本概念和技术实现，探讨了负载均衡、失败转移、HTTP会话管理、JNDI集群支持、EJB集群支持以及JMS和数据库连接的集群支持等内容。通过对这些关键技术点的理解，可以帮助系统架构师和开发人员更好地设计和实现高可用性、可扩展性强的企业级应用系统。