1. 概述
Apache Geode是一个支持缓存和数据计算的分布式内存数据网格。
在本教程中，我们将介绍Geode的关键概念并使用其Java客户端运行一些代码示例。
2. 设置
首先，我们需要下载并安装Apache Geode，并设置gfsh环境，具体操作可以参考Geode官方指南。
其次，本教程将创建一些文件系统构件。因此，我们可以通过创建一个临时目录并从那里启动文件来隔离它们。
2.1 安装和配置
从我们的临时目录中，我们需要启动一个Locator实例：
gfsh> start locator --name=locator --bind-address=localhost
Locator负责Geode集群不同成员之间的协调，我们可以通过JMX进一步管理。
接下来我们启动一个Server实例来托管一个或多个数据Region：
gfsh> start server --name=server1 --server-port=0
我们将–server-port选项设置为0，这样Geode就会选择任何可用的端口，如果不设置，服务器将使用默认端口40404。服务器是Cluster中可配置的成员，作为长生命周期进程运行，负责管理数据Region。
最后，我们需要一个Region：
gfsh> create region --name=tuyucheng --type=REPLICATE
该Region最终是我们存储数据的地方。
2.2 验证
在继续下一步之前，让我们先确保一切正常。
首先，让我们检查一下我们是否有Server和Locator：
gfsh> list members
Name | Id
------- | ----------------------------------------------------------
server1 | 192.168.0.105(server1:6119)<v1>:1024
locator | 127.0.0.1(locator:5996:locator)<ec><v0>:1024 [Coordinator]
接下来，检查Region是否存在：
gfsh> describe region --name=tuyucheng
..........................................................
Name : tuyucheng
Data Policy : replicate
Hosting Members : server1
Non-Default Attributes Shared By Hosting Members
Type | Name | Value
------ | ----------- | ---------------
Region | data-policy | REPLICATE
| size | 0
| scope | distributed-ack
此外，我们的临时目录下的文件系统上应该有一些名为“locator”和“server1”的目录。
3. Maven依赖
现在我们已经有一个正在运行的Geode，让我们开始查看客户端代码。
为了在我们的Java代码中使用Geode，我们需要将Apache Geode Java客户端库添加到pom中：
<dependency>
<groupId>org.apache.geode</groupId>
<artifactId>geode-core</artifactId>
<version>1.15.1</version>
</dependency>
让我们首先在几个区域中简单地存储和检索一些数据。
4. 简单的存储和检索
让我们演示如何存储单个值、批量值以及自定义对象。
要开始在我们的“tuyucheng”区域存储数据，让我们使用定位器连接到它：
@Before
public void connect() {
this.cache = new ClientCacheFactory()
.addPoolLocator("localhost", 10334)
.create();
this.region = cache.<String, String>
createClientRegionFactory(ClientRegionShortcut.CACHING_PROXY)
.create("tuyucheng");
}
4.1 保存单个值
现在，我们可以简单地在区域中存储和检索数据：
@Test
public void whenSendMessageToRegion_thenMessageSavedSuccessfully() {
this.region.put("A", "Hello");
this.region.put("B", "tuyucheng");
assertEquals("Hello", region.get("A"));
assertEquals("tuyucheng", region.get("B"));
}
4.2 一次保存多个值
我们还可以一次保存多个值，例如在尝试减少网络延迟时：
@Test
public void whenPutMultipleValuesAtOnce_thenValuesSavedSuccessfully() {
Supplier<Stream<String>> keys = () -> Stream.of("A", "B", "C", "D", "E");
Map<String, String> values = keys.get()
.collect(Collectors.toMap(Function.identity(), String::toLowerCase));
this.region.putAll(values);
keys.get()
.forEach(k -> assertEquals(k.toLowerCase(), this.region.get(k)));
}
4.3 保存自定义对象
字符串很有用，但是我们很快就需要存储自定义对象。
假设我们有一条客户记录，想要使用以下键类型进行存储：
public class CustomerKey implements Serializable {
private long id;
private String country;
// getters and setters
// equals and hashcode
}
以及以下值类型：
public class Customer implements Serializable {
private CustomerKey key;
private String firstName;
private String lastName;
private Integer age;
// getters and setters
}
要存储这些内容，还需要几个额外的步骤：
首先，它们应该实现Serializable接口，虽然这不是一个严格的要求，但是通过实现Serializable接口，Geode可以更稳健地存储它们。
其次，它们需要位于我们应用程序的类路径以及Geode Server的类路径上。
为了将它们放入服务器的类路径，让我们将它们打包，例如使用mvn clean package。
然后我们可以在新的start server命令中引用生成的jar文件：
gfsh> stop server --name=server1
gfsh> start server --name=server1 --classpath=../lib/apache-geode-1.0.0.jar --server-port=0
再次，我们必须从临时目录运行这些命令。
最后，让我们使用创建“tuyucheng”区域时使用的相同命令在服务器上创建一个名为“tuyucheng-customers”的新区域：
gfsh> create region --name=tuyucheng-customers --type=REPLICATE
在代码中，我们将像以前一样连接定位器，指定自定义类型：
@Before
public void connect() {
// ... connect through the locator
this.customerRegion = this.cache.<CustomerKey, Customer>
createClientRegionFactory(ClientRegionShortcut.CACHING_PROXY)
.create("tuyucheng-customers");
}
然后，我们可以像以前一样存储Customer：
@Test
public void whenPutCustomKey_thenValuesSavedSuccessfully() {
CustomerKey key = new CustomerKey(123);
Customer customer = new Customer(key, "William", "Russell", 35);
this.customerRegion.put(key, customer);
Customer storedCustomer = this.customerRegion.get(key);
assertEquals("William", storedCustomer.getFirstName());
assertEquals("Russell", storedCustomer.getLastName());
}
5. 区域类型
对于大多数环境，我们将拥有区域的多个副本或多个分区，具体取决于我们的读写吞吐量要求。
到目前为止，我们已经使用了内存复制区域，让我们仔细看看。
5.1 复制区域
顾名思义，复制区域(Replicated Region)在多个服务器上维护其数据的副本，我们来测试一下。
从工作目录中的gfsh控制台，让我们向集群中添加一个名为server2的服务器：
gfsh> start server --name=server2 --classpath=../lib/apache-geode-1.0.0.jar --server-port=0
记得我们在创建“tuyucheng”时使用了–type=REPLICATE，这样，Geode会自动将我们的数据复制到新服务器。
让我们通过停止server1来验证这一点：
gfsh> stop server --name=server1
然后，让我们对“tuyucheng”区域执行快速查询。
如果数据复制成功，我们将得到结果：
gfsh> query --query='select e.key from /tuyucheng.entries e'
Result : true
Limit : 100
Rows : 5
Result
------
C
B
A
E
D
因此，看起来复制成功了。
在我们的区域中添加副本可以提高数据可用性，而且，由于多个服务器可以响应查询，我们也能获得更高的读取吞吐量。
但是，如果它们都崩溃了怎么办？由于这些是内存区域，数据将会丢失。为此，我们可以改用–type=REPLICATE_PERSISTENT，它在复制的同时也会将数据存储在磁盘上。
5.2 分区区域
对于更大的数据集，我们可以通过配置Geode将区域划分为单独的分区或存储桶来更好地扩展系统。
让我们创建一个名为“tuyucheng-partitioned”的分区区域：
gfsh> create region --name=tuyucheng-partitioned --type=PARTITION
添加一些数据：
gfsh> put --region=tuyucheng-partitioned --key="1" --value="one"
gfsh> put --region=tuyucheng-partitioned --key="2" --value="two"
gfsh> put --region=tuyucheng-partitioned --key="3" --value="three"
并快速验证：
gfsh> query --query='select e.key, e.value from /tuyucheng-partitioned.entries e'
Result : true
Limit : 100
Rows : 3
key | value
--- | -----
2 | two
1 | one
3 | three
然后，为了验证数据是否已分区，让我们再次停止server1并重新查询：
gfsh> stop server --name=server1
gfsh> query --query='select e.key, e.value from /tuyucheng-partitioned.entries e'
Result : true
Limit : 100
Rows : 1
key | value
--- | -----
2 | two
这次我们只恢复了部分数据条目，因为该服务器只有一个数据分区，因此当服务器1掉线时，其数据就丢失了。
但是如果我们同时需要分区和冗余怎么办？Geode还支持许多其他类型。以下三种比较方便：
- PARTITION_REDUNDANT在集群的不同成员之间对数据进行分区和复制
- PARTITION_PERSISTENT像PARTITION一样对数据进行分区，但分区到磁盘
- PARTITION_REDUNDANT_PERSISTENT为我们提供了所有三种行为
6. 对象查询语言
Geode还支持对象查询语言(OQL)，它比简单的键查找功能更强大，有点像SQL。
对于此示例，让我们使用之前构建的“tuyucheng-customer”区域。
如果我们再添加几个Customer：
Map<CustomerKey, Customer> data = new HashMap<>();
data.put(new CustomerKey(1), new Customer("Gheorge", "Manuc", 36));
data.put(new CustomerKey(2), new Customer("Allan", "McDowell", 43));
this.customerRegion.putAll(data);
然后我们可以使用QueryService来查找名字为“Allan”的Customer：
QueryService queryService = this.cache.getQueryService();
String query = "select * from /tuyucheng-customers c where c.firstName = 'Allan'";
SelectResults<Customer> results = (SelectResults<Customer>) queryService.newQuery(query).execute();
assertEquals(1, results.size());
7. 函数
内存数据网格的一个更强大的概念是“将计算带入数据”的想法。
简而言之，由于Geode是纯Java，因此我们不但可以轻松发送数据，还可以发送对数据的逻辑。
这可能让我们想起PL-SQL或Transact-SQL等SQL扩展的想法。
7.1 定义函数
为了定义Geode要执行的工作单元，我们实现了Geode的Function接口。
例如，假设我们需要将所有Customer的姓名改为大写。
我们不需要查询数据并让我们的应用程序完成工作，只需实现Function即可：
public class UpperCaseNames implements Function<Boolean> {
@Override
public void execute(FunctionContext<Boolean> context) {
RegionFunctionContext regionContext = (RegionFunctionContext) context;
Region<CustomerKey, Customer> region = regionContext.getDataSet();
for ( Map.Entry<CustomerKey, Customer> entry : region.entrySet() ) {
Customer customer = entry.getValue();
customer.setFirstName(customer.getFirstName().toUpperCase());
}
context.getResultSender().lastResult(true);
}
@Override
public String getId() {
return getClass().getName();
}
}
请注意，getId必须返回一个唯一的值，因此类名通常是一个不错的选择。
FunctionContext包含我们所有的区域数据，因此我们可以对其进行更复杂的查询，或者像我们在这里所做的那样对其进行变异。
而且Function的功能远不止于此，因此请查看官方手册，尤其是getResultSender方法。
7.2 部署函数
我们需要让Geode感知到我们的函数才能运行它，就像处理自定义数据类型一样，我们将打包这个jar文件。
但这次，我们只需使用deploy命令即可：
gfsh> deploy --jar=./lib/apache-geode-1.0.0.jar
7.3 执行函数
现在，我们可以使用FunctionService从应用程序执行该函数：
@Test
public void whenExecuteUppercaseNames_thenCustomerNamesAreUppercased() {
Execution execution = FunctionService.onRegion(this.customerRegion);
execution.execute(UpperCaseNames.class.getName());
Customer customer = this.customerRegion.get(new CustomerKey(1));
assertEquals("GHEORGE", customer.getFirstName());
}
8. 总结
在本文中，我们学习了Apache Geode生态系统的基本概念，我们研究了标准和自定义类型的简单get和put操作、复制和分区区域以及oql和函数支持。
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