dubbo学习（一）dubbo简介与原理

一、Dubbo背景和简介

1. 单一应用框架(ORM) 
   当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能如下单支付等都部署在一起，以减少部署节点和成本。 
   缺点：单一的系统架构，使得在开发过程中，占用的资源越来越多，而且随着流量的增加越来越难以维护 
   

2. 垂直应用框架(MVC) 
   垂直应用架构解决了单一应用架构所面临的扩容问题，流量能够分散到各个子系统当中，且系统的体积可控，一定程度上降低了开发人员之间协同以及维护的成本，提升了开发效率。 
   缺点：但是在垂直架构中相同逻辑代码需要不断的复制，不能复用。 
   

3. 分布式应用架构(RPC) 
   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 
   

4. 流动计算架构(SOA) 
   随着服务化的进一步发展，服务越来越多，服务之间的调用和依赖关系也越来越复杂，诞生了面向服务的架构体系(SOA)，也因此衍生出了一系列相应的技术，如对服务提供、服务调用、连接处理、通信协议、序列化方式、服务发现、服务路由、日志输出等行为进行封装的服务框架

从以上是电商系统的演变可以看出架构演变的过程： 

• 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。
  • 此时，用于简化增删改查工作量的 数据访问框架(ORM) 是关键。

• 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。
  • 此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。
• 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。
  • 此时，用于提高业务复用及整合的 分布式服务框架(RPC) 是关键。
• 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。
  • 此时，用于提高机器利用率的 资源调度和治理中心(SOA) 是关键。

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在这里插播一条关于RPC的简介： 
RPC(Remote Procedure Call Protocol)：远程过程调用： 
两台服务器A、B，分别部署不同的应用a,b。当A服务器想要调用B服务器上应用b提供的函数或方法的时候，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义传达调用的数据。 
说白了，就是你在你的机器上写了一个程序，我这边是无法直接调用的，这个时候就出现了一个远程服务调用的概念。

RPC是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。 
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

RPC需要解决的问题： 
(可以稍作了解，详情可查看别的博文)

• 通讯问题 : 主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。
• 寻址问题 ： A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。
• 序列化 与 反序列化 ： 当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。 
  同理，B服务器接收参数要将参数反序列化。B服务器应用调用自己的方法处理后返回的结果也要序列化给A服务器，A服务器接收也要经过反序列化的过程。

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Dubbo是什么

Dubbo是：

• 一款分布式服务框架
• 高性能和透明化的RPC远程服务调用方案
• SOA服务治理方案

每天为2千多个服务提供大于30亿次访问量支持，并被广泛应用于阿里巴巴集团的各成员站点以及别的公司的业务中。

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二、Dubbo架构

Provider: 暴露服务的服务提供方。 
Consumer: 调用远程服务的服务消费方。 
Registry: 服务注册与发现的注册中心。 
Monitor: 统计服务的调用次数和调用时间的监控中心。

调用流程 
0.服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。 
1.服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。 
2.服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。 
3.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。 
4.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。 
5.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

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Dubbo注册中心

对于服务提供方，它需要发布服务，而且由于应用系统的复杂性，服务的数量、类型也不断膨胀； 
对于服务消费方，它最关心如何获取到它所需要的服务，而面对复杂的应用系统，需要管理大量的服务调用。 
而且，对于服务提供方和服务消费方来说，他们还有可能兼具这两种角色，即既需要提供服务，有需要消费服务。

通过将服务统一管理起来，可以有效地优化内部应用对服务发布/使用的流程和管理。服务注册中心可以通过特定协议来完成服务对外的统一。

Dubbo提供的注册中心有如下几种类型可供选择：

• Multicast注册中心
• Zookeeper注册中心
• Redis注册中心
• Simple注册中心

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Dubbo优缺点

优点：

1. 透明化的远程方法调用 
   - 像调用本地方法一样调用远程方法；只需简单配置，没有任何API侵入。
2. 软负载均衡及容错机制 
   
   • 可在内网替代nginx lvs等硬件负载均衡器。
3. 服务注册中心自动注册 & 配置管理 
   -不需要写死服务提供者地址，注册中心基于接口名自动查询提供者ip。 
   使用类似zookeeper等分布式协调服务作为服务注册中心，可以将绝大部分项目配置移入zookeeper集群。
4. 服务接口监控与治理 
   -Dubbo-admin与Dubbo-monitor提供了完善的服务接口管理与监控功能，针对不同应用的不同接口，可以进行 多版本，多协议，多注册中心管理。

缺点：

• 只支持JAVA语言

三、dubbo原理

本篇博客的内容总体上比较抽象，如果一个想马上使用dubbo的同学来说，读这篇博客效果不太好，本篇博客没有写怎么使用、配置dubbo，接下来，我再令写一篇dubbo入门包含demo的博客。

I、初始化过程细节： 
上图中的第一步start，就是将服务装载容器中，然后准备注册服务。和Spring中启动过程类似，spring启动时，将bean装载进容器中的时候，首先要解析bean。所以dubbo也是先读配置文件解析服务。 
解析服务： 
1）、基于dubbo.jar内的Meta-inf/spring.handlers配置，spring在遇到dubbo名称空间时，会回调DubboNamespaceHandler类。 
2）、所有的dubbo标签，都统一用DubboBeanDefinitionParser进行解析，基于一对一属性映射，将XML标签解析为Bean对象。 
源码截图： 
在ServiceConfig.export 或者ReferenceConfig.get 初始化时，将Bean对象转会为url格式，将所以Bean属性转成url的参数。 
然后将URL传给Protocol扩展点，基于扩展点的Adaptive机制，根据URL的协议头，进行不同协议的服务暴露和引用。 
暴露服务：

a、 只暴露服务端口

在没有使用注册中心的情况，这种情况一般适用在开发环境下，服务的调用这和提供在同一个IP上，只需要打开服务的端口即可。 
即，当配置 or 
ServiceConfig解析出的URL的格式为： 
Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0 
基于扩展点的Adaptiver机制，通过URL的“dubbo：//”协议头识别，直接调用DubboProtocol的export（）方法，打开服务端口。

b、向注册中心暴露服务：

和上一种的区别：需要将服务的IP和端口一同暴露给注册中心。 
ServiceConfig解析出的url格式为： 
registry://registry-host/com.alibaba.dubbo.registry.RegistryService?export=URL.encode(“dubbo://service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0”)

基于扩展点的Adaptive机制，通过URL的“registry：//”协议头识别，调用RegistryProtocol的export方法，将export参数中的提供者URL先注册到注册中心，再重新传给Protocol扩展点进行暴露： 
Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0

引用服务：

a、直接引用服务：

在没有注册中心的，直连提供者情况下， 
ReferenceConfig解析出的URL格式为： 
Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0

基于扩展点的Adaptive机制，通过url的“dubbo：//”协议头识别，直接调用DubboProtocol的refer方法，返回提供者引用。

b、从注册中心发现引用服务：

此时，ReferenceConfig解析出的URL的格式为： 
registry://registry-host/com.alibaba.dubbo.registry.RegistryService?refer=URL.encode(“consumer://consumer-host/com.foo.FooService?version=1.0.0”)

基于扩展点的Apaptive机制，通过URL的“registry：//”协议头识别，就会调用RegistryProtocol的refer方法，基于refer参数总的条件，查询提供者URL，如： 
Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0

基于扩展点的Adaptive机制，通过提供者URL的“dubbo：//”协议头识别，就会调用DubboProtocol的refer（）方法，得到提供者引用。 
然后RegistryProtocol将多个提供者引用，通过Cluster扩展点，伪装成单个提供这引用返回。

三、远程调用细节：

服务提供者暴露一个服务的详细过程：

上图是服务提供者暴露服务的主过程： 
首先ServiceConfig类拿到对外提供服务的实际类ref，然后将ProxyFactory类的getInvoker方法使用ref生成一个AbstractProxyInvoker实例，到这一步就完成具体服务到invoker的转化。接下来就是Invoker转换到Exporter的过程。 
Dubbo处理服务暴露的关键就在Invoker转换到Exporter的过程，下面我们以Dubbo和rmi这两种典型协议的实现来进行说明： 
Dubbo的实现： 
Dubbo协议的Invoker转为Exporter发生在DubboProtocol类的export方法，它主要是打开socket侦听服务，并接收客户端发来的各种请求，通讯细节由dubbo自己实现。 
Rmi的实现： 
RMI协议的Invoker转为Exporter发生在RmiProtocol类的export方法，他通过Spring或Dubbo或JDK来实现服务，通讯细节由JDK底层来实现。

服务消费者消费一个服务的详细过程

上图是服务消费的主过程： 
首先ReferenceConfig类的init方法调用Protocol的refer方法生成Invoker实例。接下来把Invoker转为客户端需要的接口