微服务核心问题解决方案之一：分布式Dubbo与Zookeeper

于 2021-11-19 20:56:07 发布
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分类专栏： 微服务 文章标签： spring boot java spring
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Dubbo 和 Zookeeper

1、分布式

1.1 什么是分布式系统？

在《分布式系统原理与范型》一书中有如下定义：“分布式系统是若干独立计算机的集合，这些计算机对于用户来说就像单个相关系统”；

分布式系统是由一组通过网络进行通信、为了完成共同的任务而协调工作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器，处理更多的数据。

分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。

首先需要明确的是，只有当单个节点的处理能力无法满足日益增长的计算、存储任务的时候，且硬件的提升（加内存、加磁盘、使用更好的CPU）高昂到得不偿失的时候，应用程序也不能进一步优化的时候，我们才需要考虑分布式系统。因为，分布式系统要解决的问题本身就是和单机系统一样的，而由于分布式系统多节点、通过网络通信的拓扑结构，会引入很多单机系统没有的问题，为了解决这些问题又会引入更多的机制、协议，带来更多的问题。。。

1.2 Dubbo 文档

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的垂直应用架构已无法应对，分布式服务架构以及流动计算架构势在必行，急需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

在Dubbo的官网文档有这样一张图

在这里插入图片描述

1.3 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。

在这里插入图片描述

适用于小型网站，小型管理系统，将所有功能都部署到一个功能里，简单易用。

缺点：

1、性能扩展比较难

2、协同开发问题

3、不利于升级维护

1.4 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。

在这里插入图片描述

通过切分业务来实现各个模块独立部署，降低了维护和部署的难度，团队各司其职更易管理，性能扩展也更方便，更有针对性。

缺点：公用模块无法重复利用，开发性的浪费

1.5 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。

在这里插入图片描述

1.6 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)[ Service Oriented Architecture]是关键。

在这里插入图片描述

2、RPC

RPC【Remote Procedure Call】是指远程过程调用，是一种进程间通信方式，他是一种技术的思想，而不是规范。它允许程序调用另一个地址空间（通常是共享网络的另一台机器上）的过程或函数，而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。即程序员无论是调用本地的还是远程的函数，本质上编写的调用代码基本相同。

也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。为什么要用RPC呢？就是无法在一个进程内，甚至一个计算机内通过本地调用的方式完成的需求，比如不同的系统间的通讯，甚至不同的组织间的通讯，由于计算能力需要横向扩展，需要在多台机器组成的集群上部署应用。RPC就是要像调用本地的函数一样去调远程函数；

推荐阅读文章：https://www.jianshu.com/p/2accc2840a1b

RPC基本原理

在这里插入图片描述

步骤解析：

在这里插入图片描述

RPC两个核心模块：通讯，序列化。

3、Dubbo + Zookeeper

3.1 Dubbo 简介

Apache Dubbo |ˈdʌbəʊ| 是一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架，它提供了三大核心能力：面向接口的远程方法调用，智能容错和负载均衡，以及服务自动注册和发现。

dubbo官网：https://dubbo.apache.org/zh/

  1. 了解Dubbo的特性
  2. 查看官方文档

dubbo基本概念

在这里插入图片描述

服务提供者（Provider）：暴露服务的服务提供方，服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。

服务消费者（Consumer）：调用远程服务的服务消费方，服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务，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。

注册中心（Registry）：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

监控中心（Monitor）：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

调用关系说明

  • 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
  • 服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
  • 服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

3.2 环境搭建

点进dubbo官方文档，推荐我们使用 Zookeeper 注册中心

什么是zookeeper呢？zookeeper 官方地址

  • zookeeper：注册中心
  • dubbo：jar 包
  • dubbo-admin：监控管理后台，查看注册了什么服务，哪些服务被消费了

3.3 Window 下安装 zookeeper

  1. 下载 zookeeper 并解压

  2. 运行目录下 bin 文件夹下的 zkServer.cmd

  3. 然后你就会发现闪退（没有闪退就继续），因为你还没有配置 zoo.cfg

  4. 解决闪退问题：右键 zkServer.cmd，对其进行编辑，在代码后面位置添加 pause，这样就不会闪退，可以看到错误信息

    在这里插入图片描述

  5. 根据错误信息发现错误就是 conf 目录下的 zoo.cfg配置失效

    在这里插入图片描述

  6. 点进去 conf 文件夹发现，哦豁，zoo.cfg文件夹都没有，所以问题就在连文件都没有，那指定是配置失效啦。所以复制zoo_sample.cfg，将其改名为zoo.cfg，并对其修改

    • dataDir=./ 临时数据存储的目录（可写相对路径）
    • clientPort=2181 zookeeper的端口号

  7. 修改完成后就可以再次点开zkServer.cmd来启动 zookeeper

    启动成功

    在这里插入图片描述

  8. 在 bin 目录下，点开zkCli.cmd进行测试

    • ls /：列出 zookeeper 根下保存的所有节点

      在这里插入图片描述

    • create -e /aze 666：创建一个 aze 节点，值为 666

      在这里插入图片描述

    • ls /：再次列出 zookeeper 根下保存的所有节点

      在这里插入图片描述

      发现多了一个 aze 节点

    • get /aze：获取 aze 节点的值

      在这里插入图片描述

3.4 window 下安装 dubbo-admin（可安可不安）

dubbo本身并不是一个服务软件。它其实就是一个jar包，能够帮你的java程序连接到zookeeper，并利用zookeeper消费、提供服务。

但是为了让用户更好的管理监控众多的dubbo服务，官方提供了一个可视化的监控程序dubbo-admin，不过这个监控即使不装也不影响使用。

我们这里来安装一下：

1、下载dubbo-admin

地址 ：https://github.com/apache/dubbo-admin

clone 地址：https://github.com/apache/dubbo-admin.git

2、解压进入目录

修改 dubbo-admin-master\dubbo-admin-server\src\main\resources\application.properties 配置文件的配置

server.port=7001
spring.velocity.cache=false
spring.velocity.charset=UTF-8
spring.velocity.layout-url=/templates/default.vm
spring.messages.fallback-to-system-locale=false
spring.messages.basename=i18n/message

3、在项目目录下打包dubbo-admin

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

第一次打包的过程有点慢，需要耐心等待！直到成功！

在这里插入图片描述

4、执行 dubbo-admin-server\target 下的 dubbo-admin-server-0.3.0.jar

java -jar dubbo-admin-server-0.3.0.jar

【注意：zookeeper 的服务一定要打开！】

5、执行完毕后，访问http://localhost:7001/，输入默认账号密码，root，root

在这里插入图片描述

登录成功

在这里插入图片描述

这样就完成了

4、SpringBoot 集成 Dubbo + Zookeeper

4.1 框架搭建

步骤：

  1. 启动 Zookeeper 服务

  2. IDEA 创建一个空项目

  3. 在空项目中创建 SpringBoot 项目服务者 provider-server 和消费者 consumer-server（添加 Web 依赖）

  4. 项目创建完毕后，在 provider-server 中编写一个 service 接口以及接口的实现类

    接口：

    package com.aze.service;

public interface TicketService {

    String getTicket();

}

    接口实现类：

    package com.aze.service;

import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Service
@Component // 这里使用 Dubbo 后尽量不要使用 @Service 注解
public class TicketServiceImpl implements TicketService {
    @Override
    public String getTicket() {
        return "布吉岛哇！";
    }
}

  5. 在 consumer-server 中编写 service 接口

    package com.aze.service;

public class UserService {

    // 我们需要去拿去注册中心的服务

}

需求：现在我们的用户想使用买票的服务

4.2 服务提供者

1、将服务提供者注册到注册中心，我们需要整合 Dubbo 和 zookeeper，所以需要导包

我们从 dubbo 官网进入 github，看下方的帮助文档，找到 dubbo-springboot，找到依赖包

<!-- Dubbo -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.14</version>
</dependency>

zookeeper 的包我们去 maven 仓库下载，zkclient；

<!-- zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>

【新版的坑】zookeeper 及其依赖包，解决日志冲突，还需要剔除日志依赖；

<!-- 日志会冲突 -->
<!-- 引入 Zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>5.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>5.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.7.0</version>
    <!-- 排除这个 slf4j-log4j12 -->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

2、在 springboot 配置文件中配置 dubbo 相关属性！

server:
  port: 8081

dubbo:
  # 服务应用名字
  application:
    name: provider-server
  # 注册中心地址
  registry:
    address: zookeeper://127.0.0.1:2181
  # 哪些服务要被注册
  scan:
    base-packages: com.aze.service

3、在 service 的实现类中配置服务注解，发布服务！注意导包问题

package com.aze.service;

import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Service // 这里的 Service 是 Dubbo的，是将服务发布出去
@Component // 这里使用 Dubbo 后尽量不要使用 @Service 注解，因为有一模一样的
public class TicketServiceImpl implements TicketService {
    @Override
    public String getTicket() {
        return "布吉岛哇！";
    }
}

逻辑理解 ：应用启动起来，dubbo 就会扫描指定的包下带有 @component 注解的服务，将它发布在指定的注册中心中！

4、启动进行测试

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4.3 服务消费者

1、导入依赖，和之前的依赖一样；

<!-- 导入 Dubbo + Zookeeper 的依赖-->
<!-- Dubbo -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.14</version>
</dependency>
<!-- zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>

<!-- 日志会冲突 -->
<!-- 引入 Zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>5.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>5.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.7.0</version>
    <!-- 排除这个 slf4j-log4j12 -->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

2、配置参数

server:
  port: 8082

dubbo:
  # 消费者去哪里拿服务，这需要暴露自己的名字
  application:
    name: consumer-server
  # 注册中心地址
  registry:
    address: zookeeper://127.0.0.1:2181

3. 本来正常步骤是需要将服务提供者的接口打包，然后用 pom 文件导入，我们这里使用简单的方式，直接将服务的接口拿过来，路径必须保证正确，即和服务提供者相同；

在这里插入图片描述

4. 完善消费者的服务类

package com.aze.service;

import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboReference;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service // 放到容器中
public class UserService {

    // 如果需要 provider-server 中的票，我们需要去注册中心拿的服务
    @DubboReference //  //远程引用指定的服务，他会按照全类名进行匹配，看谁给注册中心注册了这个全类名
    TicketService ticketService;

    public void buyTicket(){
        String ticket = ticketService.getTicket();
        System.out.println("在注册中心拿到=>" + ticket);
    }

}

5. 测试类编写；

package com.aze;

import com.aze.service.UserService;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class ConsumerServerApplicationTests {

    @Autowired
    UserService userService;

    @Test
    void contextLoads() {
        userService.buyTicket();
    }

}

4.4 进行测试

  1. 开启 Zookeeper 服务

    在这里插入图片描述

  2. 开启 dubbo-admin 实时监控

    在这里插入图片描述

  3. 开启服务者

    在监控中心看到：

    在这里插入图片描述

    启动成功

  4. 开启消费者进行测试

    在这里插入图片描述
    成功从提供者中拿到票

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