Dubbo框架学习笔记（一）

关于RPC

RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议。

它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。

RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。

在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。

首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。

在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。

当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息。

最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

1）要解决通讯的问题，主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。

2）要解决寻址的问题，也就是说，A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。

3）当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。

4）B服务器收到请求后，需要对参数进行反序列化（序列化的逆操作），恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法（寻址的一部分）进行本地调用，然后得到返回值。

5）返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给A服务器上的应用。

记得本科阶段做一个开心消消乐的PC版游戏，服务器和客户端的通信使用了RMI。

关于RMI:

局限性之一：RMI对服务器的IP地址和端口依赖很紧密，但是在开发的时候不知道将来的服务器IP和端口如何，但是客户端程序依赖这个IP和端口。

解决方法：（1）通过DNS来解决。（2）通过封装将IP暴露到程序代码之外。

局限性之二：RMI是Java语言的远程调用，两端的程序语言必须是Java实现。

解决办法：对于不同语言间的通讯可以考虑用Web Service或者公用对象请求代理体系（CORBA）来实现。

Dubbo

Dubbo是一个分布式服务框架，致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案。

其核心部分包含:

- 远程通讯: 提供对多种基于长连接的NIO框架抽象封装，包括多种线程模型，序列化，以及“请求-响应”模式的信息交换方式。

- 集群容错: 提供基于接口方法的透明远程过程调用，包括多协议支持，以及软负载均衡，失败容错，地址路由，动态配置等集群支持。

- 自动发现: 基于注册中心目录服务，使服务消费方能动态的查找服务提供方，使地址透明，使服务提供方可以平滑增加或减少机器。

Dubbo主要由容器运行容器，服务提供者，服务消费者，注册中心，监控中心几个节点角色组成。

分了10个层，我们的接口在Service层实现

服务提供者暴露服务的过程主要是：

具体服务-->Invoker-->Exporter的过程。

具体服务到Invoker：ProxyFactory的getInvoker方法使用接口实现类生成一个ProxyInvoker实例

Invoker到Exporter: Protocol的export把Invoker转为Exporter，打开Socket监听服务，接受客户端的请求

服务消费者调用服务的过程主要是：

ReferenceConfig类的init方法调用Protocol的refer方法生成Invoker实例，这是服务消费的关键。

接下来把Invoker转换为客户端需要的接口(如：HelloWorld)。

Dubbo能做什么？

- 透明化的远程方法调用，就像调用本地方法一样调用远程方法，只需简单配置，没有任何API侵入。

- 软负载均衡及容错机制，可在内网替代F5等硬件负载均衡器，降低成本，减少单点。

- 服务自动注册与发现，不再需要写死服务提供方地址，注册中心基于接口名查询服务提供者的IP地址，并且能够平滑添加或删除服务提供者

Dubbo背景

- 单一应用架构

  - 当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。

  - 此时，用于简化增删改查工作量的 数据访问框架(ORM) 是关键。

- 垂直应用架构

  - 当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。

  - 此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。

- 分布式服务架构

  - 当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。

  - 此时，用于提高业务复用及整合的 分布式服务框架(RPC) 是关键。

- 流动计算架构

  - 当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。

  - 此时，用于提高机器利用率的 资源调度和治理中心(SOA) 是关键

Dubbo需求

在大规模服务化之前，应用可能只是通过RMI或Hessian等工具，简单的暴露和引用远程服务，通过配置服务的URL地址进行调用，通过F5等硬件进行负载均衡。

(1) 当服务越来越多时，服务URL配置管理变得非常困难，F5硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。

此时需要一个服务注册中心，动态的注册和发现服务，使服务的位置透明。

并通过在消费方获取服务提供方地址列表，实现软负载均衡和Failover，降低对F5硬件负载均衡器的依赖，也能减少部分成本。

(2) 当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。

这时，需要自动画出应用间的依赖关系图，以帮助架构师理清理关系。

(3) 接着，服务的调用量越来越大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务需要多少机器支撑？什么时候该加机器？

为了解决这些问题，第一步，要将服务现在每天的调用量，响应时间，都统计出来，作为容量规划的参考指标。

其次，要可以动态调整权重，在线上，将某台机器的权重一直加大，并在加大的过程中记录响应时间的变化，直到响应时间到达阀值，记录此时的访问量，再以此访问量乘以机器数反推总容量。

节点角色说明：

• Provider: 暴露服务的服务提供方。
• Consumer: 调用远程服务的服务消费方。
• Registry: 服务注册与发现的注册中心。
• Monitor: 统计服务的调用次调和调用时间的监控中心。
• Container: 服务运行容器。

调用关系说明：

• 0. 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
• 1. 服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
• 2. 服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
• 3. 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者，如果有变更，注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者。
• 4. 服务消费者，从提供者地址列表中，基于软负载均衡算法，选一台提供者进行调用，如果调用失败，再选另一台调用。
• 5. 服务消费者和提供者，在内存中累计调用次数和调用时间，定时每分钟发送一次统计数据到监控中心。

连通性：

• 注册中心负责服务地址的注册与查找，相当于目录服务，服务提供者和消费者只在启动时与注册中心交互，注册中心不转发请求，压力较小
• 监控中心负责统计各服务调用次数，调用时间等，统计先在内存汇总后每分钟一次发送到监控中心服务器，并以报表展示
• 服务提供者向注册中心注册其提供的服务，并汇报调用时间到监控中心，此时间不包含网络开销
• 服务消费者向注册中心获取服务提供者地址列表，并根据负载算法直接调用提供者，同时汇报调用时间到监控中心，此时间包含网络开销
• 注册中心，服务提供者，服务消费者三者之间均为长连接，监控中心除外
• 注册中心通过长连接感知服务提供者的存在，服务提供者宕机，注册中心将立即推送事件通知消费者
• 注册中心和监控中心全部宕机，不影响已运行的提供者和消费者，消费者在本地缓存了提供者列表
• 注册中心和监控中心都是可选的，服务消费者可以直连服务提供者

Dubbo中消费者、提供者、注册中心之间的连通性设计 

a) 三者之间均是长连接，且提供者、消费者一般只在初始化时与注册中心交互或在服务变更时交互 
b) 消费者断开时，提供者会马上检测到断开事件，并且关闭与这个消费者之间的连接；注册中心也会马上检测到断开事件，并且马上与它断开连接，还有会通过ondisconnect方法进行清除这个消费者在注册中心注册与订阅的所有服务。 
c) 提供者断开时，消费者会马上检测到断开事件，并且关闭与这个提供者之间的连接, 会无限次重连提供者；注册中心也会马上检测到断开事件，并且马上与它断开连接，还有会通过ondisconnect方法进行清除这个提供者在注册中心注册与订阅的所有服务，且通知订阅服务的消费者进行重新对比引用服务列表。此时，消费者会无限次重连提供者、提供者无限次重复注册订阅服务及无线重连注册中心，或由心跳机制探测后进行重连注册中心（心跳机制是为了防止那些意外断线而消费者无法检测到FIN事件，从而无法触发重新连接等一系列操作，也不能感知注册中心是否真的存活）。 
d) 注册中心断开时，提供者与消费者会马上检测到断开事件，并且关闭与注册中心的连接，由心跳机制完成重连注册中心，提供者与消费者会收集所有注册的服务与所有订阅的服务到失败列表，进行定时重新注册与订阅。 
e) 提供者断开时，此时如果消费者只有这个提供者提供服务，则不可以进行服务的远程调用；注册中心断开时，消费者还可以通过本地缓存的提供者列表进行通信，但不可以进行新服务注册与订阅。 
f) 当提供者、消费者、注册中心之间无法检测中断开事件时（如：网络断线、网络抖动等），可以通过心跳机制探测连接是否可用，若不可用，提供者端执行断开连接操作、消费者端执行重连操作、注册中心也会进行服务的销毁操作。 
g) 数据库注册中心健壮性分析与设计（非集群）： 
i. 每个消费者、提供者（对于注册中心来说它们都是消费者）在向注册中心注册、订阅服务之前，都在其JVM中缓存了一份列表，以备突发情况，当注册中心宕机或不可用时，所有提供者与消费者会重新尝试注册、订阅所有服务及无限次重连注册中心。 
ii. 注册中心接保存着提供者与消费者的注册与订阅服务信息，其中订阅覆盖服务，提供者订阅提供者、覆盖、路由服务信息，而注册中心是通过反向代理推送服务信息给他们。注册中心在其JVM中保存一份所有注册、订阅的服务信息，当数据库不可用或宕机时，注册中心正常对外提供服务，只是暂时无法将服务信息持久化到数据库，当数据库服务器恢复时，注册中心重试程序会自动将JVM中的所有服务信息写回到数据库保存。 
iii. 当注册中心宕机重启时，所有消费者提供者会重连此注册中心，这样对注册中心造成的冲击非常大，Dubbo建议的方案是重连时间设置成随机几分钟内。 

iv. 另外再说一点，其实在消费者也保存一份提供者服务信息在JVM与本地磁盘上，当注册中心宕机时，不会影响消费者正常使用，甚至可以重启消费者，只是消费者无法发现服务变更与新提供者。 

健状性：

- 监控中心宕掉不影响使用，只是丢失部分采样数据

- 数据库宕掉后，注册中心仍能通过缓存提供服务列表查询，但不能注册新服务

- 注册中心对等集群，任意一台宕掉后，将自动切换到另一台

- 注册中心全部宕掉后，服务提供者和服务消费者仍能通过本地缓存通讯

- 服务提供者无状态，任意一台宕掉后，不影响使用

- 服务提供者全部宕掉后，服务消费者应用将无法使用，并无限次重连等待服务提供者恢复

伸缩性：

- 注册中心为对等集群，可动态增加机器部署实例，所有客户端将自动发现新的注册中心

- 服务提供者无状态，可动态增加机器部署实例，注册中心将推送新的服务提供者信息给消费者