分佈式框架dubbo原理解析

dubbo原理解析

互聯網架構演化

• 單一應用架構：網站初期，訪問量小，只需一個應用，將全部功能都部署在一塊兒，以減小部署節點和成本。
• 分佈式服務架構：當網站訪問量愈來愈多，系統升級愈來愈頻繁，單一應用架構的不可靠和難以維護的特色會逐漸顯露。須要將大的服務系統拆成多個小型服務，利用分佈式服務框架進行相互調用。

dubbo是什麼

Dubbo[]是一個分佈式服務框架，致力於提供高性能和透明化的RPC遠程服務調用方案，以及SOA服務治理方案。

其核心部分包含:

• 遠程通信: 提供對多種基於長鏈接的NIO框架抽象封裝，包括多種線程模型，序列化，以及「請求-響應」模式的信息交換方式。
• 集羣容錯: 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。
• 自動發現: 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。

dubbo能作什麼

• 透明化的遠程方法調用，就像調用本地方法同樣調用遠程方法，只需簡單配置，沒有任何API侵入。
• 軟負載均衡及容錯機制，可在內網替代F5等硬件負載均衡器，下降成本，減小單點。
• 服務自動註冊與發現，再也不須要寫死服務提供方地址，註冊中心基於接口名查詢服務提供者的IP地址，而且可以平滑添加或刪除服務提供者。

dubbo架構圖

深刻剖析Dubbo

• Provider：服務提供方。

  定義服務端、消費端公共接口：

  package com.alibaba.dubbo.demo;
  
  	public interface DemoService {
  
  	    String sayHello(String name);
  
  	}

  實現接口：

  package com.alibaba.dubbo.demo.provider;
  
  	import com.alibaba.dubbo.demo.DemoService;
  
  	public class DemoServiceImpl implements DemoService {
  
  	    public String sayHello(String name) {
  	        return "Hello " + name;
  	    }
  
  	}

  配置Provider端：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  	<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
  	    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  	    xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
  	    xsi:schemaLocation="
  		http://www.springframework.org/schema/beans        
  		http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd        
  		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo        
  		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">
  
  	    <!-- 提供方應用信息，用於計算依賴關係 -->
  	    <dubbo:application name="hello-world-app"  />
  
  	    <!-- 使用zookeeper註冊中心（單機）-->
  	    <dubbo:registry address="zookeeper://10.100.51.146:2181" />
  
  		<!-- 配置監控中心 -->
  		<dubbo:monitor protocol="registry"/>
  
  		<!-- 各類的協議以及暴露的服務端口 -->
  	    <dubbo:protocol name="dubbo"         port="20880" />
  
  	    <!-- 聲明須要暴露的服務接口，並指定引用的協議（若是全局只配置了一種協議，那麼這裏無需配置protocol屬性便可直接引用這個協議） -->
  	    <dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" ref="demoService" protocol="dubbo"/>
  
  	    <!-- 和本地bean同樣實現服務 -->
  	    <bean id="demoService" class="com.alibaba.dubbo.demo.provider.DemoServiceImpl" />
  
  	</beans>

  因爲Demo中採用是dubbo協議，dubbo協議默認使用hessian2的序列化方式，並採用Netty做爲遠程通信服務器。

  完成Provider端配置，啓動Provider。

  import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
  
  	public class Provider {
  
  	    public static void main(String[] args) throws Exception {
  	        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"provider.xml"});
  	        context.start();
  
  	        System.in.read(); // 按任意鍵退出
  	    }
  
  	}

  Provider端啓動的整個流程：

• Consumer：服務消費方。

  配置Consumer端：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  	<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
  	    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  	    xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
  	    xsi:schemaLocation="
  		http://www.springframework.org/schema/beans        
  		http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd        
  		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo        
  		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">
  
  	    <!-- 消費方應用名，用於計算依賴關係，不是匹配條件，不要與提供方同樣 -->
  	    <dubbo:application name="consumer-of-helloworld-app"  />
  
  	    <!-- 使用zookeeper註冊中心（單機）-->
  	    <dubbo:registry address="zookeeper://10.100.51.146:2181" />
  
  		<!-- 配置監控中心 -->
  		<dubbo:monitor protocol="registry"/>
  
  	    <!-- 生成遠程服務代理，能夠和本地bean同樣使用demoService -->
  	    <dubbo:reference id="demoService" interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" />
  
  	</beans>

  完成Consumer端配置，啓動Consumer。

  import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
  
  	import com.alibaba.dubbo.demo.DemoService;
  
  	public class Consumer {
  	    public static void main(String[] args) throws Exception {
  	        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"consumer.xml"});
  	        context.start();
  	    }
  	}

  Consumer端啓動的整個流程：

• Provider&Consumer：服務提供方與消費方的交互過程，完成遠程方法調用的流程細則。

  Provider和Consumer已經前後完成啓動，而且Consumer已經打通了到Provider的Socket鏈接。

  遠程調用的代碼片斷：

  // 獲取遠程服務代理
  DemoService demoService = (DemoService)context.getBean("demoService"); 
  	// 執行遠程方法
  String hello = demoService.sayHello("world"); 
  		// 顯示調用結果
  System.out.println( hello );

  執行程序，完成遠程調用。

  遠程調用流程：

• Registry&Router：註冊中心與路由規則。

  用戶經過管理平臺將路由規則添加到zookeeper中，zookeeper信息一旦發生改變，會通知Consumer接受數據。Consumer將接收到的數據進行處理，分類成遠程主機信息和路由規則信息，並根據路由規則信息過濾不合格的遠程主機，並交給Cluster進行調度。

• Cluster:集羣控制中心。

  集羣控制中心封裝了集羣調度訪問遠程主機的細則。從外面看來，Cluster讓用戶覺得只有一個invoker去調用目標主機的程序，其實Cluster採起的方式是從多個invoker中選擇一個，完成遠程調用，返回執行結果。

  • 集羣容錯：在集羣調用失敗時，Dubbo提供了多種容錯方案，缺省爲failover重試。
    • Failover Cluster：失敗自動切換，當出現失敗，重試其它服務器。重試次數能夠配置，默認爲兩次。
    • Failfast Cluster：快速失敗，只發起一次調用，失敗當即報錯。
    • Failsafe Cluster：失敗安全，出現異常時，直接忽略。
    • Failback Cluster：失敗自動恢復，後臺記錄失敗請求，每一個5秒定時重發。
    • Forking Cluster：並行調用多個服務器，只要一個成功即返回。
    • Broadcast Cluster：廣播調用全部提供者，逐個調用，任意一臺報錯則報錯。若是都成功，則返回最後一臺的執行結果。
  • 負載均衡：在集羣負載均衡時，Dubbo提供了多種均衡策略，缺省爲random隨機調用。
    • Random LoadBalance：隨機，按權重比率設置隨機機率。
    • RoundRobin LoadBalance：輪循，按公約後的權重比率設置輪循比率。
    • LeastActive LoadBalance：最少活躍調用數，相同活躍數的隨機，活躍數指調用先後計數差。使慢的提供者收到更少請求，由於越慢的提供者的調用先後計數差會越大。
    • ConsistentHash LoadBalance：一致性Hash，相同參數的請求老是發到同一提供者。當某一臺提供者掛時，本來發往該提供者的請求，基於虛擬節點，平攤到其它提供者，不會引發劇烈變更。

• Monitor：監控平臺。 本次不做爲重點，簡要介紹。 Monitor的主要做用是監控Provider和Consumer之間的調用次數和調用時間等信息。 基本思路是當Provider和Consumer兩端都配置了監控中心信息以後，每次調用都會記錄信息，並傳遞給監控中心，監控中心記錄本地，並經過JFreeChart繪圖。