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7.2. 缓存存储实施

Data Grid 提供几个您可以使用的缓存存储实现。或者，您可以提供自定义缓存存储。

7.2.1. Cluster Cache Loaders
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ClusterCacheLoader 从其他 Data Grid 集群成员检索数据，但不保留数据。换句话说，ClusterCacheLoader 不是缓存存储。

ClusterCacheLoader 提供了一个非阻塞部分替代状态传输。如果本地节点上没有这些密钥，则 ClusterCacheLoader 会从其他节点获取密钥，这与 lazily 加载缓存内容类似。

下图也适用于 ClusterCacheLoader ：

  • 预加载不会生效(preload=true)。
  • 不支持获取持久性状态(fetch-state=true)。
  • 不支持分段。
警告

ClusterLoader 已被弃用，并将在以后的发行版本中删除。

声明性配置

<persistence>
   <cluster-loader remote-timeout="500"/>
</persistence>
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编程配置

ConfigurationBuilder b = new ConfigurationBuilder();
b.persistence()
    .addClusterLoader()
    .remoteCallTimeout(500);
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参考

7.2.2. 单个文件缓存存储
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单个文件缓存存储( SingleFileStore )将数据持久保留到文件。Data Grid 还维护一个键内存中索引，而键和值存储在 文件中。默认情况下，单文件缓存存储被分段，这意味着 Data Grid 为每个网段创建单独的文件。

因为 SingleFileStore 保留了键和值位置的内存索引，所以它需要额外的内存，具体取决于密钥大小和键数。因此，对于密钥大的用例，不建议使用 SingleFileStore。

在某些情况下，SingleFileStore 也可以变得碎片。如果值的大小持续增加，则不会使用单个文件中的可用空间，但条目会附加到文件的末尾。只有在条目可以容纳它时，才会使用文件中的可用空间。同样，如果您从内存中删除所有条目，则单个文件存储的大小不会减小，或者被碎片整理。

声明性配置

<persistence>
   <file-store max-entries="5000"/>
</persistence>
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编程配置

  • 对于嵌入式部署，请执行以下操作： 
ConfigurationBuilder b = new ConfigurationBuilder();
b.persistence()
    .addSingleFileStore()
    .maxEntries(5000);
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  • 对于服务器部署，请执行以下操作： 
import org.infinispan.client.hotrod.configuration.ConfigurationBuilder;
import org.infinispan.client.hotrod.configuration.NearCacheMode;
...

ConfigurationBuilder builder = new ConfigurationBuilder();
builder
  .remoteCache("mycache")
    .configuration("<infinispan><cache-container><distributed-cache name=\"mycache\"><persistence><file-store max-entries=\"5000\"/></persistence></distributed-cache></cache-container></infinispan>");
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分段

单个文件缓存支持分段，并为每个片段创建一个单独的实例，这会在您配置的路径中生成多个目录。每个目录都是代表数据映射的网段的数字。

参考

7.2.3. 基于 JDBC 字符串的缓存存储
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基于 JDBC 字符串的缓存存储 JdbcStringBasedStore，使用 JDBC 驱动程序在底层数据库中加载和存储值。

JdbcStringBasedStore 将每个条目存储在表中自己的行中，以提高并发负载的吞吐量。JdbcStringBasedStore 还使用一个简单的一对一映射，它使用 key-to-string-mapper 接口将每个键映射到 String 对象。

Data Grid 提供了一个默认的实现，即 DefaultTwoWayKey2StringMapper，它处理原语类型。

注意

默认情况下，Data Grid 共享不会被存储，这意味着集群中的所有节点都写入到每个更新上的底层存储。如果只希望操作一次写入底层数据库，您必须将 JDBC 存储配置为共享。

分段

JdbcStringBasedStore 默认使用分段，并且需要数据库表中的列来代表条目所属的网段。

7.2.3.1. connection Factories
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JdbcStringBasedStore 依赖于 ConnectionFactory 实现来连接数据库。

Data Grid 提供以下 ConnectionFactory 实现：

PooledConnectionFactoryConfigurationBuilder

基于通过 PooledConnectionFactoryConfiguration 配置的 Agroal 的连接工厂。

或者，您可以指定前缀为 org.infinispan.agroal. 的配置属性，如下例所示： 

org.infinispan.agroal.metricsEnabled=false

org.infinispan.agroal.minSize=10
org.infinispan.agroal.maxSize=100
org.infinispan.agroal.initialSize=20
org.infinispan.agroal.acquisitionTimeout_s=1
org.infinispan.agroal.validationTimeout_m=1
org.infinispan.agroal.leakTimeout_s=10
org.infinispan.agroal.reapTimeout_m=10

org.infinispan.agroal.metricsEnabled=false
org.infinispan.agroal.autoCommit=true
org.infinispan.agroal.jdbcTransactionIsolation=READ_COMMITTED
org.infinispan.agroal.jdbcUrl=jdbc:h2:mem:PooledConnectionFactoryTest;DB_CLOSE_DELAY=-1
org.infinispan.agroal.driverClassName=org.h2.Driver.class
org.infinispan.agroal.principal=sa
org.infinispan.agroal.credential=sa
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然后，您可以通过 PooledConnectionFactoryConfiguration.propertyFile 将 Data Grid 配置为使用您的属性文件。

注意

您应该将 PooledConnectionFactory 用于独立部署，而不是 servlet 容器中的部署。

ManagedConnectionFactoryConfigurationBuilder

可与受管环境（如应用服务器）一起使用的连接工厂。此连接工厂可以探索 JNDI 树中的可配置位置，并将连接管理委派给 DataSource。

SimpleConnectionFactoryConfigurationBuilder

一个连接工厂，用于在每个调用时创建数据库连接。您应该只对测试或开发环境使用此连接工厂。

参考

7.2.3.2. 基于 JDBC 字符串的缓存存储配置
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您可以以编程方式或声明性地配置 JdbcStringBasedStore。

声明性配置

  • 使用 PooledConnectionFactory 
<persistence>
   <string-keyed-jdbc-store xmlns="urn:infinispan:config:store:jdbc:11.0" shared="true">
      <connection-pool connection-url="jdbc:h2:mem:infinispan_string_based;DB_CLOSE_DELAY=-1"
                       username="sa"
                       driver="org.h2.Driver"/>
      <string-keyed-table drop-on-exit="true"
                          prefix="ISPN_STRING_TABLE">
         <id-column name="ID_COLUMN" type="VARCHAR(255)" />
         <data-column name="DATA_COLUMN" type="BINARY" />
         <timestamp-column name="TIMESTAMP_COLUMN" type="BIGINT" />
         <segment-column name="SEGMENT_COLUMN" type="INT" />
      </string-keyed-table>
   </string-keyed-jdbc-store>
</persistence>
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  • 使用 ManagedConnectionFactory 
<persistence>
  <string-keyed-jdbc-store xmlns="urn:infinispan:config:store:jdbc:11.0" shared="true">
    <data-source jndi-url="java:/StringStoreWithManagedConnectionTest/DS" />
    <string-keyed-table drop-on-exit="true"
                        create-on-start="true"
                        prefix="ISPN_STRING_TABLE">
        <id-column name="ID_COLUMN" type="VARCHAR(255)" />
        <data-column name="DATA_COLUMN" type="BINARY" />
        <timestamp-column name="TIMESTAMP_COLUMN" type="BIGINT" />
        <segment-column name="SEGMENT_COLUMN" type="INT"/>
    </string-keyed-table>
  </string-keyed-jdbc-store>
</persistence>
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编程配置

  • 使用 PooledConnectionFactory 
ConfigurationBuilder builder = new ConfigurationBuilder();
builder.persistence().addStore(JdbcStringBasedStoreConfigurationBuilder.class)
      .fetchPersistentState(false)
      .ignoreModifications(false)
      .purgeOnStartup(false)
      .shared(true)
      .table()
         .dropOnExit(true)
         .createOnStart(true)
         .tableNamePrefix("ISPN_STRING_TABLE")
         .idColumnName("ID_COLUMN").idColumnType("VARCHAR(255)")
         .dataColumnName("DATA_COLUMN").dataColumnType("BINARY")
         .timestampColumnName("TIMESTAMP_COLUMN").timestampColumnType("BIGINT")
         .segmentColumnName("SEGMENT_COLUMN").segmentColumnType("INT")
      .connectionPool()
         .connectionUrl("jdbc:h2:mem:infinispan_string_based;DB_CLOSE_DELAY=-1")
         .username("sa")
         .driverClass("org.h2.Driver");
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  • 使用 ManagedConnectionFactory 
ConfigurationBuilder builder = new ConfigurationBuilder();
builder.persistence().addStore(JdbcStringBasedStoreConfigurationBuilder.class)
      .fetchPersistentState(false)
      .ignoreModifications(false)
      .purgeOnStartup(false)
      .shared(true)
      .table()
         .dropOnExit(true)
         .createOnStart(true)
         .tableNamePrefix("ISPN_STRING_TABLE")
         .idColumnName("ID_COLUMN").idColumnType("VARCHAR(255)")
         .dataColumnName("DATA_COLUMN").dataColumnType("BINARY")
         .timestampColumnName("TIMESTAMP_COLUMN").timestampColumnType("BIGINT")
         .segmentColumnName("SEGMENT_COLUMN").segmentColumnType("INT")
      .dataSource()
         .jndiUrl("java:/StringStoreWithManagedConnectionTest/DS");
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参考

7.2.4. JPA Cache Stores
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JPA (Java Persistence API)缓存存储、JpaStore、使用正式模式来持久保留数据。然后，其他应用程序可以从持久性存储中读取，以从 Data Grid 加载数据。但是，其他应用程序不应与 Data Grid 同时使用持久性存储。

使用 JpaStore 时，您应该考虑以下问题：

  • 密钥应该是实体的 ID。值应该是实体对象。
  • 只允许单个 @Id 或 @EmbeddedId 注释。
  • 不支持使用 @GeneratedValue 注释自动生成的 ID。
  • 所有条目都存储为 immortal。
  • JpaStore 不支持分段。

声明性配置

<local-cache name="vehicleCache">
   <persistence passivation="false">
      <jpa-store xmlns="urn:infinispan:config:store:jpa:11.0"
         persistence-unit="org.infinispan.persistence.jpa.configurationTest"
         entity-class="org.infinispan.persistence.jpa.entity.Vehicle">
		/>
   </persistence>
</local-cache>
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参数描述

persistence-unit

指定 JPA 配置文件 persistence.xml 中的 JPA persistence 单元名称，其中包含 JPA 实体类。

entity-class

指定应该存储在此缓存中的完全限定域名。只允许一个类。

编程配置

Configuration cacheConfig = new ConfigurationBuilder().persistence()
             .addStore(JpaStoreConfigurationBuilder.class)
             .persistenceUnitName("org.infinispan.loaders.jpa.configurationTest")
             .entityClass(User.class)
             .build();
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参数描述

persistenceUnitName

指定 JPA 配置文件 persistence.xml 中的 JPA persistence 单元名称，其中包含 JPA 实体类。

entityClass

指定应该存储在此缓存中的完全限定域名。只允许一个类。

参考

7.2.4.1. JPA Cache Store Usage Example
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本节提供了使用 JPA 缓存存储的示例。

先决条件

  • 配置数据网格以汇总您的 JPA 实体。默认情况下，Data Grid 使用 ProtoStream 进行 marshalling Java 对象。要 marshall JPA 实体，您必须创建一个 SerializationContextInitializer 实现，该实现使用 SerializationContext 注册 .proto 模式和 marshaller。

流程

  1. 在 persistence.xml 中定义持久性单元 "my PersistenceUnit"。 

    <persistence-unit name="myPersistenceUnit">
	...
</persistence-unit>
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  2. 创建用户实体类。 

    @Entity
public class User implements Serializable {
	@Id
	private String username;
	private String firstName;
	private String lastName;

	...
}
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  3. 使用 JPA 缓存存储配置名为"usersCache"的缓存。

    然后，您可以将缓存"usersCache"配置为使用 JPA Cache Store，以便在将数据放入缓存中时，数据将基于 JPA 配置保留到数据库中。 

    EmbeddedCacheManager cacheManager = ...;

Configuration cacheConfig = new ConfigurationBuilder().persistence()
            .addStore(JpaStoreConfigurationBuilder.class)
            .persistenceUnitName("org.infinispan.loaders.jpa.configurationTest")
            .entityClass(User.class)
            .build();
cacheManager.defineCache("usersCache", cacheConfig);

Cache<String, User> usersCache = cacheManager.getCache("usersCache");
usersCache.put("raytsang", new User(...));
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    • 使用 JPA 缓存存储的缓存只能存储一种类型的数据，如下例所示： 

      Cache<String, User> usersCache = cacheManager.getCache("myJPACache");
// Cache is configured for the User entity class
usersCache.put("username", new User());
// Cannot configure caches to use another entity class with JPA cache stores
Cache<Integer, Teacher> teachersCache = cacheManager.getCache("myJPACache");
teachersCache.put(1, new Teacher());
// The put request does not work for the Teacher entity class
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    • @EmbeddedId 注释允许您使用复合键，如下例所示： 

      @Entity
public class Vehicle implements Serializable {
	@EmbeddedId
	private VehicleId id;
	private String color;	...
}

@Embeddable
public class VehicleId implements Serializable
{
	private String state;
	private String licensePlate;
	...
}
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参考

7.2.5. 远程缓存存储
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远程缓存存储 RemoteStore，使用 Hot Rod 协议在 Data Grid 集群中存储数据。

以下是一个 RemoteStore 配置示例，它将数据存储在两个 Data Grid Server 实例（名为 "one" 和 "two" 的缓存中：

注意

如果您将远程缓存存储配置为共享，则无法预加载数据。换句话说，如果您的配置中是 shared="true"，则必须设置 preload="false"。

声明性配置

<persistence>
   <remote-store xmlns="urn:infinispan:config:store:remote:11.0" cache="mycache" raw-values="true">
      <remote-server host="one" port="12111" />
      <remote-server host="two" />
      <connection-pool max-active="10" exhausted-action="CREATE_NEW" />
      <write-behind />
   </remote-store>
</persistence>
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编程配置

ConfigurationBuilder b = new ConfigurationBuilder();
b.persistence().addStore(RemoteStoreConfigurationBuilder.class)
      .fetchPersistentState(false)
      .ignoreModifications(false)
      .purgeOnStartup(false)
      .remoteCacheName("mycache")
      .rawValues(true)
.addServer()
      .host("one").port(12111)
      .addServer()
      .host("two")
      .connectionPool()
      .maxActive(10)
      .exhaustedAction(ExhaustedAction.CREATE_NEW)
      .async().enable();
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分段

RemoteStore 支持分段，并且可以按网段发布密钥和条目，从而提高批量操作的效率。但是，只有 Data Grid Hot Rod 协议版本 2.3 或更高版本才提供分段。

警告

当您为 RemoteStore 启用分段时，它会使用您在 Data Grid 服务器配置中定义的片段数量。

如果源缓存被分段并使用与 RemoteStore 不同的片段数，则返回不正确的值用于批量操作。在这种情况下，您应该禁用 RemoteStore 的分段。

参考

7.2.6. RocksDB Cache Stores
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RocksDB 为高并发环境提供具有高性能和可靠性的基于键值的文件系统存储。

RocksDB 缓存存储( RocksDBStore )使用两个数据库。一个数据库为内存中的数据提供主要缓存存储；其他数据库包含 Data Grid 从内存中过期的条目。

声明性配置

<local-cache name="vehicleCache">
   <persistence>
      <rocksdb-store xmlns="urn:infinispan:config:store:rocksdb:11.0" path="rocksdb/data">
         <expiration path="rocksdb/expired"/>
      </rocksdb-store>
   </persistence>
</local-cache>
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编程配置

Configuration cacheConfig = new ConfigurationBuilder().persistence()
				.addStore(RocksDBStoreConfigurationBuilder.class)
				.build();
EmbeddedCacheManager cacheManager = new DefaultCacheManager(cacheConfig);

Cache<String, User> usersCache = cacheManager.getCache("usersCache");
usersCache.put("raytsang", new User(...));
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Properties props = new Properties();
props.put("database.max_background_compactions", "2");
props.put("data.write_buffer_size", "512MB");

Configuration cacheConfig = new ConfigurationBuilder().persistence()
				.addStore(RocksDBStoreConfigurationBuilder.class)
				.location("rocksdb/data")
				.expiredLocation("rocksdb/expired")
        .properties(props)
				.build();
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表 7.1. RocksDBStore 配置参数
参数描述

位置

指定提供主缓存存储的 RocksDB 数据库的路径。如果您没有设置位置，则会自动创建它。请注意，路径必须相对于全局持久位置。

expiredLocation

指定用于为过期数据提供缓存存储的 RocksDB 数据库的路径。如果您没有设置位置，则会自动创建它。请注意，路径必须相对于全局持久位置。

expiryQueueSize

为过期条目设置内存中队列的大小。当队列达到大小时，Data Grid flushes 已过期到 RocksDB 缓存存储中。

clearThreshold

在删除和重新初始化(re-init) RocksDB 数据库前设置最大条目数。对于较小的缓存存储，迭代所有条目并删除每个条目可以更快速的方法。

RocksDB 调优参数

您还可以指定以下 RocksDB 调优参数：

  • compressionType
  • blockSize
  • cacheSize

RocksDB 配置属性

另外，还可在配置中设置属性，如下所示：

  • 带有 数据库 的前缀属性，用于调整和调优 RocksDB 数据库。
  • 为 数据 添加前缀属性，以配置 RocksDB 存储数据的列系列。 
<property name="database.max_background_compactions">2</property>
<property name="data.write_buffer_size">64MB</property>
<property name="data.compression_per_level">kNoCompression:kNoCompression:kNoCompression:kSnappyCompression:kZSTD:kZSTD</property>
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分段

RocksDBStore 支持分段，并为每个网段创建单独的列系列。分段 RocksDB 缓存存储提高了查找性能和迭代，但写入操作的性能略低。

注意

您不应该配置超过几百个片段。RocksDB 没有设计为无数列系列。太多片段也会显著增加缓存存储启动时间。

参考

7.2.7. soft-Index 文件存储
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Soft-Index 文件缓存存储( SoftIndexFileStore )提供基于文件的本地存储。

SoftIndexFileStore 是一个 Java 实现，它使用使用 Java 软引用缓存内存的 B+ Tree 变体。B+ Tree，名为 Index，将文件系统上的一个文件卸载到单个文件，每次缓存存储重启时都会进行重新构建。

SoftIndexFileStore 将数据存储在一组文件中，而不是单个文件中。当任何文件使用量低于 50% 时，文件中的条目会被覆盖给另一个文件，然后删除该文件。

SoftIndexFileStore 在一组使用附加方法写入的文件中保留数据。因此，如果您在传统的 magnetic 磁盘中使用 SoftIndexFileStore，则不需要在编写突发条目时看到它。

SoftIndexFileStore 中的大多数结构都绑定了，因此内存不足异常不会带来风险。您还可以为同时打开文件配置限制。

默认情况下，索引中节点的大小限制为 4096 字节。这个大小还限制密钥长度；更精确地限制序列化密钥的长度。因此，您无法使用超过节点大小的密钥 15 字节。另外，密钥长度存储为 "short"，这会将密钥长度限制为 32767 字节。如果键在进行序列化后较长，SoftIndexFileStore 会抛出异常。

SoftIndexFileStore 无法检测到过期的条目，这可能导致过度使用文件系统中的空间。

注意

AdvancedStore.purgeExpired （） 没有在 SoftIndexFileStore 中实施。

声明性配置

<persistence>
    <soft-index-file-store xmlns="urn:infinispan:config:store:soft-index:11.0">
        <index path="testCache/index" />
        <data path="testCache/data" />
    </soft-index-file-store>
</persistence>
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编程配置

ConfigurationBuilder b = new ConfigurationBuilder();
b.persistence()
    .addStore(SoftIndexFileStoreConfigurationBuilder.class)
        .indexLocation("testCache/index");
        .dataLocation("testCache/data")
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分段

soft-Index 文件缓存存储支持分段，并为每个片段创建一个单独的实例，这会导致您配置的路径中的多个目录。每个目录都是代表数据映射的网段的数字。

参考

7.2.8. 实施自定义缓存存储
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您可以通过 Data Grid persistent SPI 创建自定义缓存存储。

7.2.8.1. Data Grid Persistence SPI
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Data Grid Service Provider Interface (SPI)通过 NonBlockingStore 接口为外部存储启用读取和写入操作，并具有以下功能：

JCache 兼容供应商的可移植性
Data Grid 使用处理阻塞代码的适配器维护 NonBlockingStore 接口和 JSR-107 JCache 规格之间的兼容性。
简化的事务集成
Data Grid 会自动处理锁定，因此您的实施不需要协调对持久性存储的并发访问。根据您使用的锁定模式，通常不会发生对同一密钥的并发写入。但是，您应该预期持久性存储上的操作源自多个线程，并创建实施来容许此行为。
并行迭代
借助 Data Grid，您可以并行迭代具有多个线程的持久性存储中的条目。
减少序列化结果，从而减少 CPU 用量
Data Grid 以序列化格式公开存储的条目，可以远程传输。因此，Data Grid 不需要从持久性存储检索的反序列化条目，然后在写入有线时再次序列化。

参考

7.2.8.2. 创建缓存存储
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通过实施 NonBlockingStore 接口创建自定义缓存存储。

  1. 实施适当的 Data Grid 持久 SPI。
  2. 如果有自定义配置，给存储类标上 @ConfiguredBy 注释。

  3. 如果需要，创建自定义缓存存储配置和构建器。

    1. 扩展 AbstractStoreConfiguration 和 AbstractStoreConfigurationBuilder.

    2. （可选）在存储配置类中添加以下注解，以确保您的自定义配置构建器从 XML 解析您的缓存存储配置：

      • @ConfigurationFor

      • @BuiltBy

        如果没有添加这些注解，则 CustomStoreConfigurationBuilder 会解析 AbstractStoreConfiguration 中定义的通用存储属性，并且忽略任何其他元素。

        注意

        如果配置没有声明 @ConfigurationFor 注释，则 Data Grid 初始化缓存时会记录警告消息。

7.2.8.3. 配置数据网格以使用自定义存储
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创建自定义缓存存储实施后，将 Data Grid 配置为使用它。

声明性配置

<local-cache name="customStoreExample">
  <persistence>
    <store class="org.infinispan.persistence.dummy.DummyInMemoryStore" />
  </persistence>
</local-cache>
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编程配置

Configuration config = new ConfigurationBuilder()
            .persistence()
            .addStore(CustomStoreConfigurationBuilder.class)
            .build();
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7.2.8.4. 部署自定义缓存存储
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您可以将自定义缓存打包到 JAR 文件中，并将它们部署到 Data Grid 服务器中，如下所示：

  1. 将自定义缓存存储实施打包在 JAR 文件中。
  2. 将您的 JAR 文件添加到 Data Grid 服务器的 server/lib 目录中。
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