[网络协议]Dubbo 学习笔记

分布式基础理论

1. 什么是分布式系统？

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系统

2. 应用架构演变

1. 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，适用于小型网站，小型管理系统
   

2. 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。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
   

3. 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
   

4. 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
   

3. RPC

RPC（Remote Procedure Call）是指远程过程调用，是一种进程间通信方式，它是一种技术的思想，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

一次完整的 RPC 调用流程如下：

1. 服务消费方（client）调用以本地调用方式调用服务

2. client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体

3. client stub找到服务地址，并将消息发送到服务端

4. server stub收到消息后进行解码

5. server stub根据解码结果调用本地的服务

6. 本地服务执行并将结果返回给server stub

7. server stub将返回结果打包成消息并发送至消费方

8. client stub接收到消息，并进行解码

9. 服务消费方得到最终结果

RPC框架的目标就是把 2~8 这些步骤都封装起来，这些细节对用户来说是透明的，不可见的

Dubbo 核心概念

1. 简介

Apache Dubbo 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

2. 设计架构

相关组件说明如下：

• 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

调用关系说明如下：

• 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

Dubbo 环境搭建

1. 安装 Zookeeper

下载 zookeeper，网址：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

解压，将 conf 下的 zoo_sample.cfg 复制一份改名为 zoo.cfg，注意如下配置

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

运行 zkServer.cmd 启动 zookeeper，使用 zkCli.cmd 测试

2. 安装管理控制台

下载 dubbo-admin，网址：https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops

进入目录，修改 src\main\resources\application.properties 指定 zookeeper 地址

打包 dubbo-admin，以 Jar 包形式运行，默认使用 root/root 登陆

3. 安装监控中心

下载 dubbo-monitor，网址：https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops

进入目录，修改 src\main\resources\conf\dubbo.properties

dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181 # 注册中心地址
dubbo.jetty.port=8080 # http访问端口号

打包 dubbo-monitor，找到解压后的 assembly.bin 文件，start.bat 启动

在服务提供者和消费者的 xml 中配置以下内容，再次启动服务提供和消费者启动类

<!-- dubbo-monitor-simple 监控中心发现的配置-->
<dubbo:monitor protocol="registry"></dubbo:monitor>

监控中心即可捕获到服务提供方和消费方信息

Dubbo 开发

1. 创建服务提供和服务消费工程

假设有如下需求场景：订单服务作为服务消费者，用户服务作为服务提供者，订单服务需要从用户服务查询用户的所有收货地址

基于上述要求，用户服务作为服务提供方，要提供一个对应的接口，具体的实现和实体这里不详细列出

/**
 * 用户服务
 */ 
public interface UserService {
	/**
	 * 按照用户id返回所有的收货地址
	 */
	public List<UserAddress> getUserAddressList(String userId);
}

订单服务作为服务消费方，直接使用服务提供方的接口

public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    
    public UserService userService;
    
    public void initOrder(String userID) {
        // 查询用户的收货地址
        List<UserAddress> userAddressList = userService.getUserAddressList(userID);
    }
}

因为服务提供方和消费方用到了同样的接口和实体，所以可以将服务接口，服务实体等单独放在一个公共项目中，方便调用

2. 服务提供方配置

引入依赖

<!-- dubbo -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>dubbo</artifactId>
    <version>2.6.2</version>
</dependency>
<!-- 注册中心是 zookeeper,引入 zookeeper 客户端 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

在 resource 文件夹中创建 provider.xml

<?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://dubbo.apache.org/schema/dubbo http://dubbo.apache.org/schema/dubbo/dubbo.xsd
		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">
    
    <!-- 1.指定当前服务/应用的名字(同样的服务名字相同,不要和别的服务同名) -->
   <dubbo:application name="user-service-provider"></dubbo:application>
    <!-- 2.指定注册中心的位置 -->
    <dubbo:registry protocol="zookeeper" address="127.0.0.1:2181"></dubbo:registry>
    <!-- 3.指定通信规则 -->
    <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880"></dubbo:protocol>
    <!-- 4.暴露服务,让别人调用ref指向服务的真正实现对象-->
    <dubbo:service interface="com.lemon.gmail.service.UserService" ref="userServiceImpl"></dubbo:service>
    <!-- 5.服务的实现-->
    <bean id="userServiceImpl" class="com.lemon.gmail.service.impl.UserServiceImpl"></bean>
</beans>

3. 服务消费方配置

引入依赖

<!-- dubbo -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>dubbo</artifactId>
    <version>2.6.2</version>
</dependency>
<!-- 注册中心是 zookeeper,引入 zookeeper 客户端 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

在 resource 文件夹中创建 consumer.xml

<?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://dubbo.apache.org/schema/dubbo"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
		http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.3.xsd
		http://dubbo.apache.org/schema/dubbo http://dubbo.apache.org/schema/dubbo/dubbo.xsd
		http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">

    <!-- 1.指定当前服务/应用的名字(同样的服务名字相同，不要和别的服务同名) -->
    <dubbo:application name="order-service-consumer"></dubbo:application>
    <!-- 2.指定注册中心的位置 -->
    <dubbo:registry address="zookeeper://127.0.0.1:2181"></dubbo:registry>
    <!-- 3.调用远程暴露的服务,生成远程服务代理 -->
    <dubbo:reference interface="com.yeeq.service.UserService" id="userService"></dubbo:reference>
</beans>

在当前 OrderServiceImpl 实现类中加上注解

@Service
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    
    @Autowired
    public UserService userService;
    
    public void initOrder(String userID) {
        // 查询用户的收货地址
        List<UserAddress> userAddressList = userService.getUserAddressList(userID);
    }
}

Dubbo 整合 SpringBoot

1. 服务提供方

引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>0.2.0</version>
</dependency>

接口和实体和之前一样，配置 application.properties

dubbo.application.name=boot-user-service-provider
dubbo.registry.address=127.0.0.1:2181
dubbo.registry.protocol=zookeeper

dubbo.protocol.name=dubbo
dubbo.protocol.port=20880

# 连接监控中心
dubbo.monitor.protocol=registry

在启动类加上注解

@EnableDubbo // 开启基于注解的dubbo功能
@SpringBootApplication
public class BootProviderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(BootProviderApplication.class, args);
    }
}

2. 服务消费方

引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>0.2.0</version>
</dependency>

接口和实体和之前一样，配置 application.properties

server.port=8081
dubbo.application.name=boot-order-service-consumer
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181

# 连接监控中心 注册中心协议
dubbo.monitor.protocol=registry

在启动类加上注解

@EnableDubbo // 开启基于注解的dubbo功能
@SpringBootApplication
public class BootConsumerApplication {
    public static void main(String[] args){
        SpringApplication.run(BootConsumerApplication.class,args);
    }
}

Dubbo 配置

1. 配置原则

• JVM 启动 -D 参数优先，这样可以使用户在部署和启动时进行参数重写，比如在启动时需改变协议的端口
• XML 次之，如果在 XML 中有配置，则 dubbo.properties 中的相应配置项无效
• Properties 最后，相当于缺省值，只有 XML 没有配置时，dubbo.properties 的相应配置项才会生效，通常用于共享公共配置，比如应用名

2. 启动检查

Dubbo 会在启动时检查依赖的服务是否可用，不可用时会抛出异常，阻止 Spring 初始化完成，以便上线时能及早发现问题

以消费者为例，在 consumer.xml 中添加配置

<!-- 配置当前消费者的统一规则,开启启动检查,默认true -->
<dubbo:consumer check="true"></dubbo:consumer>

3. 超时时间

由于网络或服务端不可靠，会导致调用出现一种不确定的中间状态（超时）。为了避免超时导致客户端资源（线程）挂起耗尽，必须设置超时时间

<!-- 全局超时配置 -->
<dubbo:consumer timeout="5000" />

<!-- 指定接口以及特定方法超时配置 -->
<dubbo:reference interface="com.foo.BarService" timeout="2000">
    <dubbo:method name="sayHello" timeout="3000" />
</dubbo:reference>

Dubbo 消费端和服务端都可以设置，推荐在 Provider 上尽量多配置 Consumer 端属性，原因如下：

• 一般来说，服务提供者比服务使用方更清楚服务性能参数，如调用的超时时间，合理的重试次数等等
• 在 Provider 配置后，Consumer 不配置则会使用 Provider 的配置值，即 Provider 配置可以作为 Consumer 的缺省值。否则，Consumer 会使用 Consumer 端的全局设置，这对于 Provider 是不可控的，并且往往是不合理的

4. 重试次数

当出现调用失败，一般会进行重试。但重试会带来更长延迟，可通过 retries="2" 来设置重试次数（不含第一次）

<!-- 有三种方式配置 -->
<dubbo:service retries="2" />
<dubbo:reference retries="2" />
<dubbo:reference>
    <dubbo:method name="findFoo" retries="2" />
</dubbo:reference>

5. 多版本

当一个接口实现，出现不兼容升级时，可以用版本号过渡，版本号不同的服务相互间不引用

服务端配置

<!-- 老版本服务提供者配置 -->
<bean id="BarServiceImpl01" class="com.foo.BarService.impl.BarServiceImpl01" />
<dubbo:service interface="com.foo.BarService" ref="BarServiceImpl01" version="1.0.0" />

<!-- 新版本服务提供者配置 -->
<bean id="BarServiceImpl02" class="com.foo.BarService.impl.BarServiceImpl02" />
<dubbo:service interface="com.foo.BarService" ref="BarServiceImpl02" version="2.0.0" />

消费端配置

<!-- 使用老版本 -->
<dubbo:reference id="barService" interface="com.foo.BarService" version="1.0.0" />
<!-- 使用新版本 -->
<dubbo:reference id="barService" interface="com.foo.BarService" version="2.0.0" />
<!-- 如果不需要区分版本,可以按照以下的方式配置 -->
<dubbo:reference id="barService" interface="com.foo.BarService" version="*" />

6. 本地存根

远程服务中，客户端通常只剩下接口，实现全在服务端，但服务方有时候也想在客户端执行部分逻辑，比如：做 ThreadLocal 缓存，提前验证参数，调用失败后伪造容错数据等等，此时就需要在 API 中带上 Stub，客户端生成 Proxy 实例，通过构造函数把 Proxy 传给 Stub，然后把 Stub 暴露给用户，Stub 可以决定要不要去调 Proxy

消费端开发对应服务的本地存根

public class UserServiceStub implements UserService {
 
    private final IUserService userService;
 
    // 构造函数传入真正的远程代理对象
    public UserServiceStub(IUserService userService){
        this.userService = userService;
    }
 
    @Override
    public String hello(String name) {
        if(name == null || "".equals(name)){
            return "validate param";
        }
        return userService.hello(name);
    }
}

设置存根配置

@Reference(version = "*",stub = "com.yeeq.stub.UserServiceStub")
private UserService userService;

Dubbo 高可用

1. Dubbo 的健壮性

• 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

2. Dubbo 集群下负载均衡

在集群负载均衡时，Dubbo 提供了多种均衡策略，缺省为 random 随机调用：

• Random LoadBalance：随机，按权重设置随机概率
• RoundRobin LoadBalance：轮循，按公约后的权重设置轮循比率
• LeastActive LoadBalance：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
• ConsistentHash LoadBalance：一致性 Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者

服务端和客户端均可以设置

<!-- 服务级别 -->
<dubbo:service interface="..." loadbalance="roundrobin" />
<!-- 方法级别 -->
<dubbo:service interface="...">
    <dubbo:method name="..." loadbalance="roundrobin" />
</dubbo:service>

3. 服务降级

当服务器压力剧增的情况下，根据实际业务情况及流量，对一些服务和页面有策略的不处理或换种简单的方式处理，从而释放服务器资源以保证核心交易正常运作或高效运作。可以通过服务降级功能临时屏蔽某个出错的非关键服务，并定义降级后的返回策略

向注册中心写入动态配置覆盖规则：

RegistryFactory registryFactory = ExtensionLoader.getExtensionLoader(RegistryFactory.class).getAdaptiveExtension();
Registry registry = registryFactory.getRegistry(URL.valueOf("zookeeper://10.20.153.10:2181"));
registry.register(URL.valueOf("override://0.0.0.0/com.foo.BarService?category=configurators&dynamic=false&application=foo&mock=force:return+null"));

其中：

• mock=force:return+null 表示消费方对该服务的方法调用都直接返回 null 值，不发起远程调用，用来屏蔽不重要服务不可用时对调用方的影响
• mock=fail:return+null 表示消费方对该服务的方法调用在失败后，再返回 null 值，不抛异常，用来容忍不重要服务不稳定时对调用方的影响

4. 集群容错

在集群调用失败时，Dubbo 提供了多种容错方案，默认为 failover 重试：

• Failover Cluster：失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器，通常用于读操作，但重试会带来更长延迟，可通过 retries="2" 来设置重试次数（不含第一次）
• Failfast Cluste：快速失败，只发起一次调用，失败立即报错，通常用于非幂等性的写操作，比如新增记录
• Failsafe Cluster：失败安全，出现异常时，直接忽略。通常用于写入审计日志等操作
• Failback Cluster：失败自动恢复，后台记录失败请求，定时重发。通常用于消息通知操作
• Forking Cluster：并行调用多个服务器，只要一个成功即返回，通常用于实时性要求较高的读操作，但需要浪费更多服务资源。可通过 forks="2" 来设置最大并行数
• Broadcast Cluster：广播调用所有提供者，逐个调用，任意一台报错则报错，通常用于通知所有提供者更新缓存或日志等本地资源信息

按照以下示例在服务提供方和消费方配置集群模式

<!-- 两种方式配置 -->
<dubbo:service cluster="failsafe" />
<dubbo:reference cluster="failsafe" />

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