TMC 本地缓存
如何透明TMC是如何减少对业务应用系统的入侵,做到透明接入的?
对于公司Java应用服务,在缓存客户端使用方式上分为两类:
(1)、基于spring.data.redis包,使用RedisTemplate编写业务代码;(2)、基于youzan.framework.redis包,使用RedisClient编写业务代码;
不论使用以上哪种方式,最终通过JedisPool创建的Jedis对象与缓存服务端代理层做请求交互。
TMC 对原生jedis包的JedisPool和Jedis类做了改造,
在JedisPool初始化过程中, 集成TMC“热点发现”+“本地缓存”功能 Hermes-SDK 包的初始化逻辑,
使Jedis客户端与缓存服务端代理层交互时, 先与Hermes-SDK交互,从而完成 “热点探测”+“本地缓存”功能的透明接入。
对于Java应用服务,只需使用特定版本的jedis-jar包,无需修改代码,即可接入TMC使用“热点发现”+“本地缓存”功能,做到了对应用系统的最小入侵。
整体结构
模块划分
TMC本地缓存整体结构分为如下模块:
(1)、Jedis-Client:Java应用与缓存服务端交互的直接入口,接口定义与原生 Jedis-Client 无异;
(2)、Hermes-SDK:自研“热点发现+本地缓存”功能的SDK封装, Jedis-Client 通过与它交互来集成相应能力;
(3)、Hermes服务端集群:接收Hermes-SDK 上报的缓存访问数据,进行热点探测,将热点key推送给Hermes-SDK做本地缓存;
(4)、缓存集群:由代理层和存储层组成,为应用客户端提供统一的分布式缓存服务入口;
(5)、基础组件:etcd集群、 Apollo配置中心,为TMC提供“集群推送”和“统一配置”能力
基本流程
(1)、Key值获取
1、 Java 应用调用 Jedis-Client 接口获取key的缓存值时,Jedis-Client 会询问 Hermes-SDK 该 key 当前是否是 热点key;
2、对于热点key ,直接从Hermes-SDK的热点模块获取热点key在本地缓存的 value值,不去访问缓存集群 ,从而将访问请求前置在应用层;
3、对于非热点key ,Hermes-SDK会通过Callabl 回调Jedis-Client的原生接口,从缓存集群拿到value值;
4、对于 Jedis-Client 的每次key值访问请求,Hermes-SDK都会通过其 通信模块将key访问事件异步上报给Hermes服务端集群 ,以便其根据上报数据进行“热点探测”;
(2)、key值过期
1、Java 应用调用 Jedis-Client 的 set() del() expire() 接口时会导致对应 key值失效,Jedis-Client会同步调用Hermes-SDK的invalid() 方法告知其“ key 值失效”事件;
2、对于热点key ,Hermes-SDK的热点模块会先将key在本地缓存的 value 值失效,以达到本地数据强一致。同时通信模块会异步将“ key 值失效”事件通过etcd集群推送给Java应用集群中其他Hermes-SDK 节点;
3、其他Hermes-SDK节点的通信模块收到 “ key 值失效”事件后,会调用 热点模块将key在本地缓存的value 值失效,以达到集群数据最终一致;
(3)、热点发现
1、Hermes服务端集群不断收集Hermes-SDK上报的 key访问事件,对不同业务应用集群的缓存访问数据进行周期性(3s一次)分析计算,以探测业务应用集群中的热点key列表;
2、对于探测到的热点key列表,Hermes服务端集群将其通过 etcd集群 推送给不同业务应用集群的Hermes-SDK通信模块,通知其对热点key列表进行本地缓存;
(4)、配置读取
1、Hermes-SDK在启动及运行过程中,会从Apollo配置中心读取其关心的配置信息(如:启动关 闭配置、黑白名单配置、etcd地址...);
2、Hermes服务端集群在启动及运行过程中,会从 Apollo配置中心读取其关心的配置信息(如:业务应用列表、热点阈值配置、 etcd地址...);
稳定性
TMC本地缓存稳定性表现在以下方面:
1、数据上报异步化:Hermes-SDK 使用 rsyslog技术 对“ key 访问事件”进行异步化上报,不会阻塞业务;
2、通信模块线程隔离:Hermes-SDK的通信模块使用独立线程池+有界队列,保证事件上报&监听 的I/O操作与业务执行线程隔离,即使出现非预期性异常也不会影响基本业务功能;
3、缓存管控:Hermes-SDK的热点模块对本地缓存大小上限进行了管控,使其占用内存不超过64MB(LRU),杜绝 JVM 堆内存溢出的可能;
一致性
TMC本地缓存一致性表现在以下方面:
1、Hermes-SDK的热点模块仅缓存热点key数据,绝大多数非热点key数据由缓存集群存储;
2、热点key变更导致value失效时,Hermes-SDK同步失效本地缓存,保证本地强一致;
3、热点key 变更导致 value 失效时,Hermes-SDK通过etcd集群广播事件,异步失效业务应用集群中其他节点的本地缓存,保证集群最终一致;