聊聊Dubbo（三）：架構原理

不管是Dubbo仍是Dubbox，包括在以前《聊聊Dubbo（一）：爲什麼選擇》中介紹的其餘框架，其本質都是遠程調用框架，而對於遠程調用若是沒有分佈式的需求，實際上是不須要用這麼重的框架，只有在分佈式的時候，纔有Dubbo這樣的分佈式服務框架的需求，說白了就是個遠程服務調用的分佈式框架，其重點在於分佈式的治理。那Dubbox這樣的框架在分佈式治理方面帶來了哪些核心功能呢？

1 Dubbo核心功能

1. Remoting:遠程通信，提供對多種NIO框架抽象封裝，包括「同步轉異步」和「請求-響應」模式的信息交換方式。
2. Cluster: 服務框架，提供基於接口方法的透明遠程過程調用，包括多協議支持，以及軟負載均衡，失敗容錯，地址路由，動態配置等集羣支持。
3. Registry: 服務註冊中心，基於註冊中心目錄服務，使服務消費方能動態的查找服務提供方，使地址透明，使服務提供方能夠平滑增長或減小機器。

對於以上的3個核心功能，Dubbo有涉及到哪些組件角色，來協做完成分佈式治理的呢？

2 Dubbo組件角色

組件角色	說明
Provider	暴露服務的服務提供方
Consumer	調用遠程服務的服務消費方
Registry	服務註冊與發現的註冊中心
Monitor	統計服務的調用次調和調用時間的監控中心
Container	服務運行容器

調用關係說明：

1. 服務容器Container負責啓動，加載，運行服務提供者。
2. 服務提供者Provider在啓動時，向註冊中心註冊本身提供的服務。
3. 服務消費者Consumer在啓動時，向註冊中心訂閱本身所需的服務。
4. 註冊中心Registry返回服務提供者地址列表給消費者，若是有變動，註冊中心將基於長鏈接推送變動數據給消費者。
5. 服務消費者Consumer，從提供者地址列表中，基於軟負載均衡算法，選一臺提供者進行調用，若是調用失敗，再選另外一臺調用。
6. 服務消費者Consumer和提供者Provider，在內存中累計調用次數和調用時間，定時每分鐘發送一次統計數據到監控中心Monitor。

3 Dubbo整體架構

上面介紹給出的都是抽象層面的組件關係，能夠說是縱向的以服務模型的組件分析，其實Dubbo最大的特色是按照分層的方式來架構，使用這種方式可使各個層之間解耦合（或者最大限度地鬆耦合）。因此，咱們橫向以分層的方式來看下Dubbo的架構，如圖所示：

Dubbo框架設計一共劃分了10個層，而最上面的Service層是留給實際想要使用Dubbo開發分佈式服務的開發者實現業務邏輯的接口層。圖中左邊淡藍背景的爲服務消費方使用的接口，右邊淡綠色背景的爲服務提供方使用的接口， 位於中軸線上的爲雙方都用到的接口。

下面，結合Dubbo官方文檔，咱們分別理解一下框架分層架構中，各個層次的設計要點：

1. 服務接口層（Service）：與實際業務邏輯相關的，根據服務提供方和服務消費方的業務設計對應的接口和實現。
2. 配置層（Config）：對外配置接口，以ServiceConfig和ReferenceConfig爲中心，能夠直接new配置類，也能夠經過Spring解析配置生成配置類。
3. 服務代理層（Proxy）：服務接口透明代理，生成服務的客戶端Stub和服務器端Skeleton，以ServiceProxy爲中心，擴展接口爲ProxyFactory。
4. 服務註冊層（Registry）：封裝服務地址的註冊與發現，以服務URL爲中心，擴展接口爲RegistryFactory、Registry和RegistryService。可能沒有服務註冊中心，此時服務提供方直接暴露服務。
5. 集羣層（Cluster）：封裝多個提供者的路由及負載均衡，並橋接註冊中心，以Invoker爲中心，擴展接口爲Cluster、Directory、Router和LoadBalance。將多個服務提供方組合爲一個服務提供方，實現對服務消費方來透明，只須要與一個服務提供方進行交互。
6. 監控層（Monitor）：RPC調用次數和調用時間監控，以Statistics爲中心，擴展接口爲MonitorFactory、Monitor和MonitorService。
7. 遠程調用層（Protocol）：封將RPC調用，以Invocation和Result爲中心，擴展接口爲Protocol、Invoker和Exporter。Protocol是服務域，它是Invoker暴露和引用的主功能入口，它負責Invoker的生命週期管理。Invoker是實體域，它是Dubbo的核心模型，其它模型都向它靠擾，或轉換成它，它表明一個可執行體，可向它發起invoke調用，它有多是一個本地的實現，也多是一個遠程的實現，也可能一個集羣實現。
8. 信息交換層（Exchange）：封裝請求響應模式，同步轉異步，以Request和Response爲中心，擴展接口爲Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient和ExchangeServer。
9. 網絡傳輸層（Transport）：抽象mina和netty爲統一接口，以Message爲中心，擴展接口爲Channel、Transporter、Client、Server和Codec。
10. 數據序列化層（Serialize）：可複用的一些工具，擴展接口爲Serialization、 ObjectInput、ObjectOutput和ThreadPool。

從上圖能夠看出，Dubbo對於服務提供方和服務消費方，從框架的10層中分別提供了各自須要關心和擴展的接口，構建整個服務生態系統（服務提供方和服務消費方自己就是一個以服務爲中心的）。

根據官方提供的，對於上述各層之間關係的描述，以下所示：

1. 在RPC中，Protocol是核心層，也就是隻要有Protocol + Invoker + Exporter就能夠完成非透明的RPC調用，而後在Invoker的主過程上Filter攔截點。
2. 圖中的Consumer和Provider是抽象概念，只是想讓看圖者更直觀的瞭解哪些類分屬於客戶端與服務器端，不用Client和Server的緣由是Dubbo在不少場景下都使用Provider、Consumer、Registry、Monitor劃分邏輯拓普節點，保持統一律念。
3. 而Cluster是外圍概念，因此Cluster的目的是將多個Invoker假裝成一個Invoker，這樣其它人只要關注Protocol層Invoker便可，加上Cluster或者去掉Cluster對其它層都不會形成影響，由於只有一個提供者時，是不須要Cluster的。
4. Proxy層封裝了全部接口的透明化代理，而在其它層都以Invoker爲中心，只有到了暴露給用戶使用時，才用Proxy將Invoker轉成接口，或將接口實現轉成Invoker，也就是去掉Proxy層RPC是能夠Run的，只是不那麼透明，不那麼看起來像調本地服務同樣調遠程服務。
5. 而Remoting實現是Dubbo協議的實現，若是你選擇RMI協議，整個Remoting都不會用上，Remoting內部再劃爲Transport傳輸層和Exchange信息交換層，Transport層只負責單向消息傳輸，是對Mina、Netty、Grizzly的抽象，它也能夠擴展UDP傳輸，而Exchange層是在傳輸層之上封裝了Request-Response語義。
6. Registry和Monitor實際上不算一層，而是一個獨立的節點，只是爲了全局概覽，用層的方式畫在一塊兒。

4 服務調用流程

5 註冊/註銷服務

服務的註冊與註銷，是對服務提供方角色而言，那麼註冊服務與註銷服務的時序圖，如圖所示：

6 訂閱/取消服務

爲了知足應用系統的需求，服務消費方的可能須要從服務註冊中心訂閱指定的有服務提供方發佈的服務，在獲得通知可使用服務時，就能夠直接調用服務。反過來，若是不須要某一個服務了，能夠取消該服務。下面看一下對應的時序圖，如圖所示：

7 參考資料與推薦閱讀

1. dubbo.io
2. Dubbo架構設計詳解