分布式服务框架Dubbo、Dubbox的基本原理

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于 2021-07-20 17:03:43 发布

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分类专栏： java java后端 SpringBoot 文章标签： java 分布式 rpc dubbo

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Dubbo

简介

Dubbo官网：https://dubbo.apache.org/zh/docs/v3.0/introduction/

Apache Dubbo 是一款微服务开发框架，它提供了 RPC通信与 微服务治理 两大关键能力。这意味着，使用 Dubbo 开发的微服务，将具备相互之间的远程发现与通信能力，同时利用 Dubbo 提供的丰富服务治理能力，可以实现诸如服务发现、负载均衡、流量调度等服务治理诉求。

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整体架构

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config 配置层：对外配置接口，以 ServiceConfig, ReferenceConfig 为中心，可以直接初始化配置类，也可以通过 spring 解析配置生成配置类
proxy 服务代理层：服务接口透明代理，生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton, 以 ServiceProxy为中心，扩展接口为 ProxyFactory
registry注册中心层：封装服务地址的注册与发现，以服务 URL 为中心，扩展接口为 RegistryFactory, Registry, RegistryService
cluster路由层：封装多个提供者的路由及负载均衡，并桥接注册中心，以 Invoker 为中心，扩展接口为 Cluster, Directory, Router, LoadBalance
cmonitor 监控层：RPC 调用次数和调用时间监控，以 Statistics 为中心，扩展接口为 MonitorFactory, Monitor, MonitorService
protocol 远程调用层：封装 RPC 调用，以 Invocation, Result 为中心，扩展接口为 Protocol, Invoker, Exporter
exchange 信息交换层：封装请求响应模式，同步转异步，以 Request, Response 为中心，扩展接口为 Exchanger, ExchangeChannel, ExchangeClient, ExchangeServer
transport 网络传输层：抽象 mina 和 netty 为统一接口，以 Message 为中心，扩展接口为 Channel, Transporter, Client, Server, Codec
serialize 数据序列化层：可复用的一些工具，扩展接口为 Serialization, ObjectInput, ObjectOutput, ThreadPool

Dubbo的工作原理：

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注册中心

Dubbo 的服务发现机制，让微服务组件之间可以独立演进并任意部署，消费端可以在无需感知对端部署位置与 IP 地址的情况下完成通信。Dubbo 提供的是 Client-Based 的服务发现机制，使用者可以有多种方式启用服务发现：

使用独立的注册中心组件，如 Nacos、Zookeeper、Consul、Etcd 等。
将服务的组织与注册交给底层容器平台，如 Kubernetes，这被理解是一种更云原生的方式

注册中心	成熟度	优点	缺点	应用范围
Zookeeper注册中心	Stable	支持基于网络的集群方式，有广泛的周边开源产品	依赖于Zookeeper的稳定性	可用于生产环境
Redis注册中心	Stable	支持基于客户端双写的集群方式，性能高	redis不支持监听，要求服务器时间同步，用于检查心跳过期脏数据	可用于生产环境
Multicast注册中心	Tested	去中心化，不需要安装注册中心	依赖于网络拓扑和路由，跨机房有风险	小规模应用或开发测试环境
Simple注册中心	Tested	注册中心本身也是一个标准的RPC服务	没有集群支持，可能单点故障	试用

支持的协议

协议	连接个数	连接方式	传输协议	传输方式	序列化	适用范围	适用场景
dubbo	单连接	长连接	TCP	NIO	Hessian二进制序列化	传入传出参数数据包较小（建议小于100K），尽量不要用dubbo协议传输大文件或超大字符串	常规远程服务方法调用
rmi	多连接	短连接	TCP	同步传输	Java标准二进制序列化	传入传出参数数据包大小混合，消费者与提供者个数差不多，可传文件	常规远程服务方法调用，与原生RMI服务互操作
hessian	多连接	短连接	HTTP	同步传输	表单序列化	传入传出参数数据包大小混合，提供者比消费者个数多，可用表单或URL传入参数，暂不支持传文件	需同时给应用程序和浏览器JS使用的服务。
http	多连接	短连接	HTTP	同步传输	表单序列化	传入传出参数数据包大小混合，提供者比消费者个数多，可用表单或URL传入参数，暂不支持传文件	需同时给应用程序和浏览器JS使用的服务。
webservice	多连接	短连接	HTTP	同步传输	SOAP 文本序列化		系统集成，跨语言调用

Thrift 协议

Thrift 是 Facebook 捐给 Apache 的一个 RPC 框架

当前 dubbo 支持的 thrift 协议是对 thrift 原生协议的扩展，在原生协议的基础上添加了一些额外的头信息，比如 service name，magic number 等。

使用 dubbo thrift 协议同样需要使用 thrift 的 idl compiler 编译生成相应的 java 代码，后续版本中会在这方面做一些增强。

常见问题：

Thrift 不支持 null 值，即：不能在协议中传递 null 值
2.3.0 以上版本支持
与原生Thrift不兼容

其它协议

另外还有基于memcached/Redis实现的 RPC 协议, Dubbo 2.3.0 版本以上才支持。

负载均衡

随机策略
随机权重策略：按权重设置概率
轮询策略：顺序轮询
一致性Hash：当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。
最小活跃度：最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。

特点

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
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

健壮性

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

Dubbox

简介

Dubbox项目主页： https://github.com/dangdangdotcom/dubbox

Dubbo是一个来自阿里巴巴的开源分布式服务框架，当当网根据自身的需求，为Dubbo实现了一些新的功能，包括REST风格远程调用、Kryo/FST高效序列化等等。并将其命名为Dubbox（即Dubbo eXtensions）

主要的新功能包括：

支持REST风格远程调用（HTTP + JSON/XML)：基于非常成熟的JBoss RestEasy框架，在dubbo中实现了REST风格（HTTP + JSON/XML）的远程调用，以显著简化企业内部的跨语言交互，同时显著简化企业对外的Open API、无线API甚至AJAX服务端等等的开发。事实上，这个REST调用也使得Dubbo可以对当今特别流行的“微服务”架构提供基础性支持。另外，REST调用也达到了比较高的性能，在基准测试下，HTTP + JSON与Dubbo 2.x默认的RPC协议（即TCP + Hessian2二进制序列化）之间只有1.5倍左右的差距，详见下文的基准测试报告。

对内RPC，对外REST
支持基于Kryo和FST的Java高效序列化实现：基于当今比较知名的Kryo和FST高性能序列化库，为Dubbo 默认的RPC协议添加新的序列化实现，并优化调整了其序列化体系，比较显著的提高了Dubbo RPC的性能，详见下图和文档中的基准测试报告。
支持基于嵌入式Tomcat的HTTP remoting体系：基于嵌入式tomcat实现dubbo的 HTTP remoting体系（即dubbo-remoting-http），用以逐步取代Dubbo中旧版本的嵌入式Jetty，可以显著的提高REST等的远程调用性能，并将Servlet API的支持从2.5升级到3.1。（注：除了REST，dubbo中的WebServices、Hessian、HTTP Invoker等协议都基于这个HTTP remoting体系）。
升级Spring：将dubbo中Spring由2.x升级到目前最常用的3.x版本，减少项目中版本冲突带来的麻烦。
升级ZooKeeper客户端：将dubbo中的zookeeper客户端升级到最新的版本，以修正老版本中包含