Apache Ignite 学习笔记(三): Ignite Server和Client节点介绍

在前两篇文章中，我们把Ignite集群当做一个黑盒子，用二进制包自带的脚本启动Ignite节点后，我们用不同的客户端连接上Ignite进行操作，展示了Ignite作为一个分布式内存缓存，内存数据库的基本功能。从这篇文章开始，让我们打开这个黑盒子，逐步的深入到Ignite内部了解更多的特性。

Ignite集群没有采用master/slave架构设计。在集群里，每个节点都是平等的，并且可以互相通讯，这样的架构保证Ignite集群可以添加，移除节点，对集群的内存容量进行不间断的扩容/减容。也使得Ignite集群有很强的容错能力，可以快速的检测到一个或多个失效节点并恢复。但在前面的文章中，我们提到过在Ignite集群里有client和server节点，还有thin client。刚开始我也不理解为什么要引入这么多不同角色的节点,但Ignite作为一个数据网格，计算网格以及服务网格，不同角色的节点在不同的场景下都有其作用。这篇文章里，我们先比较一下client和server节点有什么不同；然后介绍下不同场景下，应该采用什么样的节点来搭建集群；最后我们看看如何在你自己的Java程序里启动一个server或者client节点。

Client和Server节点比较

Serve节点：存储数据，参与缓存，执行计算和流处理，部署服务网格。换句话说，server节点是功能最全的节点。默认情况下，启动一个Ignite节点都是以server节点的角色启动。
Client节点：不存储数据，但是可以通过Ignite APIs连接到server节点上，进行缓存的读写，参与计算任务，流处理，事务和服务网格。和server节点不同，如果需要把一个节点作为client节点，需要修改默认的配置。Client节点和server节点同时组成了Ignite集群，所以它们可以相互发现，相互连接。
Thin client：上一篇文章我们做过介绍，thin client不会加入Ignite的集群拓扑，它也不存储数据，也不参与执行计算和流处理。和Ignite原生的client节点不同，它并不感知集群的拓扑结构变化(增加/删除节点后，thin client并不知道)，而且一次只能和Ignite集群中的一个节点连接通讯，当该节点失效后，它会从事先配置好节点列表中挑选一个新的节点，重新连接。

下图就展示了不同节点能提供的能力，以及它们互相之间的连接关系：

Thin client是跑在Ignite集群外的，它只能连接集群中某些节点，所有的操作和数据传输都需要通过这些节点。Client和server节点组成了Ignite集群的拓扑，它们之间是可以互相发现以及互相通讯的，可以充分利用不同节点间的带宽进行数据传输。除了不能存储数据，client和server节点基本一样。那为什么Ignite还需要引入client和server不同的节点呢？Ignite同时提供了数据网格，计算网格和服务网格服务，通过client和server节点，可以很方便的实现存储和计算分离的架构。设想一下，如果所有服务都部署在同一组节点来提供，如果计算任务需要消耗大量系统资源，或者需要升级计算/服务网格，势必要影响要影响数据服务。反之，对数据网格的减容，扩容也会影响计算和服务网格。因此，我们可以将计算网格和服务网格部署在client节点上，而数据网格部署在server节点上，这样保证了计算和数据服务不会互相竞争资源，而且可以独立的对计算和数据网格进行减容/扩容。当然，这么做的一个缺点client节点都需要通过server节点获取数据，对一些追求高性能的计算任务来说，网络延时和带宽就有可能成为瓶颈。对于这种场景，我们可以将client节点和server节点部署在同一台主机上，减少一部分的网络传输。

在应用程序中启动Ignite server/client节点

前两篇文章，我们通过二级制安装包中的脚本启动几个server节点，组成Ignite集群，现在让我们来看看怎么在自己的代码里启动一个server节点或者是client节点。

启动server节点代码

我们先来看看启动server节点的代码:

public class IgniteServerNodeExample {

    public static void main(String[] args) {

        Ignite ignite;

        if(args.length == 1 && !args[0].isEmpty())

        {

            //如果启动时指定了xml配置文件,则用指定的配置文件

            System.out.println("Use " + args[0] + " to start.");

            ignite = Ignition.start(args[0]);

        }

        else

        {

            //如果启动时没指定配置文件,则生成一个配置文件

            System.out.println("Create an IgniteConfiguration to start.");

            TcpDiscoverySpi spi = new TcpDiscoverySpi();

            TcpDiscoveryMulticastIpFinder ipFinder = new TcpDiscoveryMulticastIpFinder();

            ipFinder.setMulticastGroup("224.0.0.251");

            spi.setIpFinder(ipFinder);

            IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();

            cfg.setDiscoverySpi(spi);

            ignite = Ignition.start(cfg);

        }

        // 创建一个TEST缓存并写入一些数据, key是城市的名字,value是省的名字

        IgniteCache<String, String> cityProvinceCache = ignite.getOrCreateCache("TEST");

        cityProvinceCache.put("Edmonton", "Alberta");

        cityProvinceCache.put("Markham", "Ontario");

        cityProvinceCache.put("Montreal", "Quebec");

    }

}

在启动Ignite节点时，我们需要传入节点的配置信息。代码里我们用了两种方式：1)如果启动时传入一个xml配置文件路径，我们就用该配置文件启动节点;2)如果没指定配置文件，我们就在代码里生成一个IgniteConfiguration对象，并配置Ignite节点用multicast的方式发现局域网内的其他节点并组成集群(除了multicast，Ignite还支持指定静态ip地址或者用zookeeper进行节点探测发现，具体的配置方式会有一篇文章专门来介绍)。xml配置文件中的每个配置项都可以通过IgniteConfiguration对象用代码进行配置，所以二者是等效的。和代码里IgniteConfiguration对象等效的xml配置如下：

<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 id="grid.cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">

        <property name="discoverySpi">

            <bean class="org.apache.ignite.spi.discovery.tcp.TcpDiscoverySpi">

                <property name="ipFinder">

                    <bean class="org.apache.ignite.spi.discovery.tcp.ipfinder.multicast.TcpDiscoveryMulticastIpFinder">

                        <property name="multicastGroup" value="224.0.0.251"/>

                    </bean>

                </property>

            </bean>

        </property>

    </bean>

</beans>

在用Ignite.start()启动节点后，我们在server节点上创建了一个名字叫“TEST”的缓存，缓存的key是城市的名字(String)，value是城市所在省份的名字(String)。然后往缓存里插入三条数据。

启动Client节点的代码

下面是启动client节点的代码：

public class IgniteClientNodeExample {

    public static void main(String[] args) {

        Ignite ignite;

        if(args.length == 1 && !args[0].isEmpty())

        {

            //如果启动时指定了配置文件,则用指定的配置文件

            System.out.println("Use " + args[0] + " to start.");

            ignite = Ignition.start(args[0]);

        }

        else

        {

            //如果启动时没指定配置文件,则生成一个配置文件

            System.out.println("Create an IgniteConfiguration to start.");

            TcpDiscoverySpi spi = new TcpDiscoverySpi();

            TcpDiscoveryMulticastIpFinder ipFinder = new TcpDiscoveryMulticastIpFinder();

            ipFinder.setMulticastGroup("224.0.0.251");

            spi.setIpFinder(ipFinder);

            IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();

            cfg.setDiscoverySpi(spi);

            //显式配置client模式启动该节点.

            cfg.setClientMode(true);

            ignite = Ignition.start(cfg);

        }

        //从ignite中读取缓存,并读取数据

        IgniteCache<String, String> cityProvinceCache = ignite.getOrCreateCache("TEST");

        System.out.println("Montreal is in " + cityProvinceCache.get("Montreal"));

        System.out.println("Edmonton is in " + cityProvinceCache.get("Edmonton"));

        System.out.println("Markham is in " + cityProvinceCache.get("Markham"));

        System.out.println("Toronto is in " + cityProvinceCache.get("Toronto"));

    }

}

和server节点的代码类似，启动client节点时我们同样可以传入一个xml配置文件，或者在代码中生成一个IgniteConfiguration对象，然后进行配置。和server节点不同的是，如果需要启动一个client节点，需要显式的配置client mode为true(对应代码为cfg.setClientMode(true))。和代码里等效的xml配置文件如下：

<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 id="grid.cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">

        <property name="discoverySpi">

            <bean class="org.apache.ignite.spi.discovery.tcp.TcpDiscoverySpi">

                <property name="ipFinder">

                    <bean class="org.apache.ignite.spi.discovery.tcp.ipfinder.multicast.TcpDiscoveryMulticastIpFinder">

                        <property name="multicastGroup" value="224.0.0.251"/>

                    </bean>

                </property>

            </bean>

        </property>

        <property name="clientMode" value="true"/>

    </bean>

</beans>

在用Ignite.start()启动节点后，client节点从Ignite集群中获取名为“TEST”的缓存，然后试着从缓存里读取不同城市对应的省份名字。

Server和client节点的启动

启动server和client时有两点需要注意的：

Client节点启动时必须有可用的server节点在Ignite集群中，所以启动的顺序是先server节点后client节点。当然，在某些情况下，如果需要client节点不管是否有可用的server节点都必须要成功启动，则需要在client节点上配置强制服务端发现模式。
如果通过传入xml配置文件的方式启动节点，则需要在CLASS_PATH中包含ignite-spring模块的jar文件(如果你通过二级制包安装了Ignite，ignite-spring模块就在IGNITE_HOME/lib/ignite-spring目录下)。在maven成功编译代码后，我用下面的命令启动server节点：

$cd ignite-client-server-node-example/target

$java -cp ./ignite-client-server-node-example-1.0-SNAPSHOT.jar:$IGNITE_HOME/libs/*:$IGNITE_HOME/libs/ignite-spring/* IgniteServerNodeExample ../src/main/resources/ignite-server-config.xml

同理，用下面的命令启动client节点:

$cd ignite-client-server-node-example/target

$java -cp ./ignite-client-server-node-example-1.0-SNAPSHOT.jar:$IGNITE_HOME/libs/*:$IGNITE_HOME/libs/ignite-spring/* IgniteClientNodeExample ../src/main/resources/ignite-client-config.xml

在启动client节点前后，我们可以稍微留意下server节点关于Ignite集群拓扑结构的相关日志，在启动client节点前：

[00:55:52] Ignite node started OK (id=42996817)

[00:55:52] Topology snapshot [ver=1, servers=1, clients=0, CPUs=2, offheap=1.6GB, heap=1.7GB]

[00:55:52]   ^-- Node [id=42996817-925A-4FF5-8B5D-4B80D4774905, clusterState=ACTIVE]

[00:55:52] Data Regions Configured:

[00:55:52]   ^-- default [initSize=256.0 MiB, maxSize=1.6 GiB, persistenceEnabled=false]

集群的拓扑版本为1，集群内有1个server节点，0个client节点。在启动client节点后：

[00:59:06] Topology snapshot [ver=2, servers=1, clients=1, CPUs=2, offheap=1.6GB, heap=3.5GB]

[00:59:06]   ^-- Node [id=42996817-925A-4FF5-8B5D-4B80D4774905, clusterState=ACTIVE]

[00:59:06] Data Regions Configured:

[00:59:06]   ^-- default [initSize=256.0 MiB, maxSize=1.6 GiB, persistenceEnabled=false]

集群的拓扑版本为2，集群内有1个server节点，1个client节点，这代表我们成功的启动了一个server节点和client节点。

在client节点启动后，它会试着读取server节点写入“TEST”缓存的数据，所以我们应该可以在client节点日志中看到以下的输出：

Montreal is in Quebec

Edmonton is in Alberta

Markham is in Ontario

Toronto is in null

除了Toronto以外，其他的城市都能读到对应的省份信息。这也验证了client节点读取的就是server节点写入的那份缓存。

总结

我们介绍了Ignite集群节点中两个不同的角色--server和client，并比较了它们之间的不同。我们还展示了如何在java程序中启动server和client节点。 完整的代码和maven工程可以在这里找到。 Server和client对应的xml配置文件在src/main/resources目录下。

Ignite集群的配置，节点发现以及集群管理，感兴趣的同学可以参考下官方文档。在后面会有专门的文章介绍细节和例子。从下一篇文章开始，让我们先聚焦在Ignite的数据网格服务上，看看和其他key/value缓存系统相比，Ignite提供了哪些不一样的能力。