分散式 Session 管理架構設計：基於 RMI 與 Proxy API 的 Mnemosyne 實作

問題背景：單點故障與 Session 同步困境

傳統 Servlet 叢集中，Session 僅存在單一 JVM 記憶體中。伺服器故障或維護導致 Session 遺失；多伺服器需黏性 Session，降低彈性。曾嘗試資料庫或 JavaSpaces 持久化 Session，但資料庫本身成為單點故障，且序列化物件存儲困難；JavaSpaces 服務掛掉同樣導致全系統 Session 遺失。

核心挑戰：三大難題

1. 如何建立分散式 Session 儲存庫
2. 如何同步分散式 Session 資料
3. 節點離線時，如何無縫切換至備援節點

Mnemosyne 架構核心

三大介面定義狀態

• CommonContext： 儲存所有 Memory 物件，提供 silentWrite/read/take（不發事件）與 loud 版本（發事件通知監聽者）。
• Transaction： 支援多步驟分散式交易操作。
• TransactionContext： 管理分散式交易的提交與中止。

Memory 介面

所有儲存物件必須實作 Memory 介面，定義 equalsMemory() 判斷物件相等性，並支援序列化以便 RMI 傳輸。

同步機制：雙向事件驅動

synchronize() 初始化同步

public void synchronize(Vector Mnemosynes) throws RemoteException, TransactionException {
    MatchAllMemory matchAll = new MatchAllMemory();
    Mnemosyne primary = (Mnemosyne) Mnemosynes.firstElement();
    Vector allMemories = primary.readAll(matchAll, null);
    commonContext.silentWriteAll(allMemories); // 靜默寫入本地

    // 雙向註冊事件監聽器
    for (Mnemosyne remote : Mnemosynes) {
        remote.addTakeRemoteEventListener(this, matchAll);
        remote.addWriteRemoteEventListener(this, matchAll);
        this.addTakeRemoteEventListener(remote, matchAll);
        this.addWriteRemoteEventListener(remote, matchAll);
    }
}

notify() 事件處理

public void notify(RemoteEvent evt) throws RemoteException {
    if (evt instanceof WriteRemoteEvent) {
        commonContext.silentWrite(((WriteRemoteEvent)evt).getMemory());
    } else if (evt instanceof TakeRemoteEvent) {
        commonContext.silentTake(((TakeRemoteEvent)evt).getMemory());
    }
}

遠端寫入/刪除觸發本地靜默同步；本地操作則透過已註冊的監聽器廣播至所有遠端節點，達到最終一致性。

Session 伺服器啟動流程

1. 建立本地 Mnemosyne 實例
2. 綁定至 RMI Registry：Naming.rebind("//<localIP>/MnemosyneImpl", mnemosyne)
3. 讀取遠端節點 RMI URL 陣列，呼叫 synchronize() 完成叢集同步

客戶端透明容錯：FailoverHandler + Proxy API

利用 JDK 1.3 Proxy.newProxyInstance() 建立動態代理，所有方法調用委派給 FailoverHandler.invoke()：

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    while (true) {
        try {
            return method.invoke(delegate, args); // 嘗試當前節點
        } catch (InvocationTargetException e) {
            if (e.getTargetException() instanceof RemoteException) {
                delegate = getNextValidDelegate(); // 無縫切換下一節點
            } else throw e.getTargetException();
        }
    }
}

Servlet 端無感知節點切換，實現真正的高可用 Session 存取。

SessionWrapper：HttpSession 的可序列化封裝

public class SessionWrapperImpl implements SessionWrapper, Memory {
    private String _id;
    private HttpSession _sess;

    public boolean equalsMemory(Memory m) {
        return m instanceof SessionWrapper && _id.equals(((SessionWrapper)m)._id);
    }
    // getSession(), 建構子略
}

實作 Memory 介面，以 Session ID 為比對鍵值，支援 read/write/take 操作。

Servlet 整合範例

public void init(ServletConfig conf) {
    String[] urls = getURLs(conf); // 取得叢集 RMI URL 列表
    SessionManager.initializeMnemosyne(urls);
}

public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse rsp) {
    HttpSession baseSess = req.getSession(); // 取得本地 Session (僅為 ID)
    HttpSession realSess = SessionManager.getSession(baseSess.getId()); // 從 Mnemosyne 取得真實 Session
    SessionManager.saveSession(realSess); // 寫回同步
}

延伸應用

Mnemosyne 不限於 Session 管理，適用於任何需容忍節點故障的分散式記憶體管理系統、P2P 應用（節點動態加入/離開），新節點可快速同步狀態，無單點依賴。