Dubbo架構深刻篇----RPC實現總結

最近我拜讀了mindwind的一片博客文章深刻淺出 RPC - 深刻篇，但願經過Dubbo深刻學習RPC架構設計，在此結合RPC架構的原理，解析Dubbo是如何實現RPC架構的。

RPC架構模型

RPC架構的主要目的是在構建分佈式系統時，調用遠程方法就如同調用本地方法同樣方便快捷，簡化開發，提升效率。

咱們看看下面這張圖，瞭解一下RPC架構的主要組成部分及調用關係：

以上圖片引自mindfloating的博客

上圖左側是調用者，右側是方法提供端。咱們分別解釋一下上圖的各模塊的職責：

從左側開始，Caller是調用者；RpcClient是Rpc協議定義的客戶端，包括遠程接口的地址列表及調用方式的信息等，Caller導入RpcClient；RemoteAPI表示遠程接口；RpcProxy是一個對遠程方法調用的代理組件，封裝了遠程過程調用的細節，能夠包括加載地址列表，尋址，調用集羣模塊實現負載均衡、高可用，查找調用信息，調用RpcInvoker等；RpcInvoker是具體的RemoteAPI的調用者封裝對象，它包含了一個具體接口方法的地址、調用方式等信息，並提供了調用處理方法；RpcConnector負責封裝實現網絡通訊細節，如創建會話通道,發送數據請求和接收返回值數據；RpcProtocol是Rpc協議規範，定義了數據序列化和反序列化方法，如何解析地址信息等細節。

右側爲接口服務端，RpcAcceptor相似RpcConnector，封裝實現網絡通訊細節，接收請求數據，發送本地接口處理後的返回值給客戶端；RpcProcessor負責線程池管理，發起本地方法調用等；服務端RpcInvoker是本地API的調用者，經過反射技術調用指定接口的方法；Callee是服務端的本地接口類，導出RPC服務爲RpcServer，客戶端Caller將其做爲RpcClient導入.

咱們按照以上RPC的調用流程和各組件職責，聊一聊Dubbo是如何實現的。

Dubbo的RPC架構實現

Dubbo的調用關係以下圖所示，以註冊中心Registry爲中心，Provider即服務提供者，將服務export出來註冊(一、register)存儲到Registry，Consumer即客戶端調用者，從Registry訂閱所關心的服務（二、subscribe），首次訂閱時拉取訂閱服務全部的地址列表（服務提供者註冊到Registry上的信息），當訂閱服務有更新（地址變動或有新的地址註冊加入），Consumer收到註冊中心的服務更新通知（三、notify），以上是服務端export的過程。

客戶端發起RPC調用時，首先從服務地址列表裏refer()指定的服務，這其中有服務尋址和從集羣中篩選最終指向一個服務的過程，這就是import的過程。獲得某個服務指向，則發起遠程調用（四、invoke）。

以上圖片引自Dubbo官方用戶手冊

那麼Dubbo具體是如何實現RPC的整個過程的呢？對應RPC模型，Dubbo相應的組件又是如何實現和交互的？下圖展現了Dubbo整個設計思路。

以上圖片引自Dubbo官方用戶手冊

圖例說明：

• 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。
• 圖中從下至上分爲十層，各層均爲單向依賴，右邊的黑色箭頭表明層之間的依賴關係，每一層均可以剝離上層被複用，其中，Service 和 Config 層爲 API，其它各層均爲 SPI。
• 圖中綠色小塊的爲擴展接口，藍色小塊爲實現類，圖中只顯示用於關聯各層的實現類。
• 圖中藍色虛線爲初始化過程，即啓動時組裝鏈，紅色實線爲方法調用過程，即運行時調時鏈，紫色三角箭頭爲繼承，能夠把子類看做父類的同一個節點，線上的文字爲調用的方法。

接下來咱們對應RPC架構模型的組件談談Dubbo的設計。

export和import

Dubbo服務端接口export(導出)是將接口信息註冊到註冊中心Registry的過程。而客戶端import(導入)遠程接口是經過從註冊中心Registry訂閱遠程服務接口，收到通知後拉取到本地的過程。
註冊和訂閱的過程，不須要修改服務端本地的類和方法，只需保證客戶端和服務端共同引用一個包含接口的jar包。服務端和客戶端分別編寫簡單的dubbo接口配置xml文件（或註解的方式），容器啓動時就自動註冊和訂閱了。

客戶端調用的過程

看上圖Config層的橙色小圓點，紅色實線剪頭爲調用鏈。客戶端invoke遠程API（Interface），實際是調用了Proxy層的RpcProxy，proxy又調用集羣組件Cluster，從集羣中篩選出一個Invoker做爲調用者發起調用。

咱們看到，在Cluster層中篩選的過程調用了Directory（實現類爲RegistryDirectory）、Router、LoadBalance，分別經過Directory實現了服務的高可用，經過Router實現了智能路由功能，經過LoadBalance實現了負載均衡。

從集羣模塊中篩選出一個Invoker後執行invoke()方法執行方法調用，到了Protocol協議層，通過Filter組件作攔截過濾處理，如用戶名、密碼驗證等可在此處理。過濾經過後，調用Protocol實現類如DubboProtocol或HessianProtocol等的invoke()方法。

具體的協議實現類（如DubboProtocol）會請求ExchangeClient組件，它封裝了具體的數據通信細節，是底層數據通訊的代理層。所以它天然會調用底層的通訊組件（默認是Netty）實現Client創建鏈接、Server綁定端口和數據傳輸(request、return)的功能。

數據傳輸前須要數據序列化，服務端接收到數據須要反序列化，這些都靠序列化組件實現。Codec是序列化組件的代理層，具體序列化協議，默認是Hessian，還可選擇Kryo，Thrift(被Dubbo改造，與原Thrift不兼容)，dubbo, hessian2, java, json等，具體參見Dubbo用戶手冊。

服務端調用

服務端接收到客戶端的請求後，反序列化數據，經過DubboHandler協議處理請求，找到註冊的本地Exporter，觸發invoke()，通過過濾器處理後，調用Invoker代理層，觸發真正的本地接口調用，返回數據序列化後發送給客戶端。

以上內容以RPC模型爲基礎，分析總結了Dubbo實現RPC的大致流程，後續我還會分別針對某些組件展開討論Dubbo的設計實現。