天荒地老修仙功-第七部：Dubbo基本使用与原理详解

一、基础知识

1、分布式基础理论

1.1、什么是分布式系统？

《分布式系统原理与范型》定义：“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相关系统”分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。
随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的垂直应用架构已无法应对，分布式服务架构以及流动计算架构势在必行，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

1.2、发展演变

1.2.1 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。此时，用于简化增删改查工作量的数据访问框架（ORM）是关键

适用于小型网站，小型管理系统，将所有功能都部署到一个功能里，简单易用

缺点：

1. 性能扩展比较难
2. 协同开发问题
3. 不利于升级维护

1.2.2 垂直应用架构

当访问量主键增大，单一应用增加机器带来的加速越来越小，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

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

缺点：
公用模块无法重复利用，开发性的浪费

1.2.4 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，用于提高业务服用及整合的**分布式服务开个你家（RPC）是关键

1.2.4 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。此时，用于**提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)[ Service Oriented Architecture]**是关键。

1.3、RPC

RPC【Remote Procedure Call】是指远程过程调用，是一种进程间通信方式，他是一种技术的思想，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。

RPC基本原理，RPC两个核心模块：通讯，序列化。

2、dubbo核心概念

2.1、简介

Apache Dubbo (incubating) 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。官网：http://dubbo.apache.org/

2.2、基本概念

2.2.1 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。

2.2.2 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。

2.2.3 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

2.2.4 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

2.2.5 调用关系说明

• 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。

3、dubbo环境搭建

3.1、windows-安装zookeeper

1. 下载zookeeper 网址
   https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.13/
2. 解压zookeeper 解压运行zkServer.cmd ，初次运行会报错，没有zoo.cfg配置文件
3. 修改zoo.cfg配置文件 将conf下的zoo_sample.cfg复制一份改名为zoo.cfg即可。 注意几个重要位置：
   dataDir=./ 临时数据存储的目录（可写相对路径） clientPort=2181 zookeeper的端口号 修改完成后再次启动zookeeper
4. 使用zkCli.cmd测试 ls /：列出zookeeper根下保存的所有节点 create –e /atguigu 123：创建一个atguigu节点，值为123 get /atguigu：获取/atguigu节点的值

3.2、Windows-安装 dubbo-admin 管理控制台

dubbo本身并不是一个服务软件。它其实就是一个jar包能够帮你的java程序连接到zookeeper，并利用zookeeper消费、提供服务。所以你不用在Linux上启动什么dubbo服务。

但是为了让用户更好的管理监控众多的dubbo服务，官方提供了一个可视化的监控程序，不过这个监控即使不装也不影响使用。

1. 下载dubbo-admin https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops
2. 进入目录，修改dubbo-admin配置 修改 src\main\resources\application.properties
   指定zookeeper地址
3. 打包dubbo-admin mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
4. 运行dubbo-admin java -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar
   注意：【有可能控制台看着启动了，但是网页打不开，需要在控制台按下ctrl+c即可默认使用root/root 登陆

二、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、重试次数

失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器，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)。

重试次数配置如下：

<dubbo:service retries="2" />  或  <dubbo:reference retries="2" />  或  <dubbo:reference>    <dubbo:method  name="findFoo" retries="2" />  </dubbo:reference>  

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。

3.1、Dubbo消费端

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>

3.2、Dubbo服务端

全局超时配置

<dubbo:provider timeout="5000" />     指定接口以及特定方法超时配置  
<dubbo:provider  interface="com.foo.BarService" timeout="2000">      
    <dubbo:method name="sayHello" timeout="3000"  />  
</dubbo:provider> 

4、配置原则

dubbo推荐在Provider上尽量多配置Consumer端属性：

1、作服务的提供者，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 2、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不可控的，并且往往是不合理的

配置的覆盖规则：

1. 方法级配置别优于接口级别，即小Scope优先
2. Consumer端配置 优于 Provider配置 优于 全局配置，
3. 最后是Dubbo Hard Code的配置值（见配置文档）

5、版本号

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。

可以按照以下的步骤进行版本迁移：

在低压力时间段，先升级一半提供者为新版本

再将所有消费者升级为新版本

然后将剩下的一半提供者升级为新版本

老版本服务提供者配置：
<dubbo:service interface="com.foo.BarService" version="1.0.0" />

新版本服务提供者配置：
<dubbo:service interface="com.foo.BarService" version="2.0.0" />

老版本服务消费者配置：
<dubbo:reference id="barService" interface="com.foo.BarService" version="1.0.0" />

新版本服务消费者配置：
<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="*" />

三、高可用

1、zookeeper宕机与dubbo直连

现象：zookeeper注册中心宕机，还可以消费dubbo暴露的服务

原因：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、集群下dubbo负载均衡配置

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。

负载均衡策略

• Random LoadBalance

随机，按权重设置随机概率。
在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。

• RoundRobin LoadBalance

轮循，按公约后的权重设置轮循比率。
存在慢的提供者累积请求的问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。

• 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。
使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。

• ConsistentHash LoadBalance

一致性 Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。
当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。算法参见：http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_hashing
缺省只对第一个参数 Hash，如果要修改，请配置
缺省用 160 份虚拟节点，如果要修改，请配置

3、整合hystrix，服务熔断与降级处理

3.1、服务降级

什么是服务降级

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。
• 还可以改为 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。

3.2、集群容错

在集群调用失败时，Dubbo提供了多种容错方案，缺省为failover重试

集群容错模式

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)。

重试次数配置如下：
<dubbo:service retries="2" />
或
<dubbo:reference retries="2" />
或
<dubbo:reference>
  <dubbo:method name="findFoo" retries="2" />
</dubbo:reference>

Failfast Cluster
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 [2]。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。
# 集群模式配置
按照以下示例在服务提供方和消费方配置集群模式
<dubbo:service cluster="failsafe" />
或
<dubbo:reference cluster="failsafe" />

3.3、整合hystrix

Hystrix 旨在通过控制那些访问远程系统、服务和第三方库的节点，从而对延迟和故障提供更强大的容错能力。Hystrix具备拥有回退机制和断路器功能的线程和信号隔离，请求缓存和请求打包，以及监控和配置等功能

3.3.1、配置spring-cloud-starter-netflix-hystrix

spring boot官方提供了对hystrix的集成，直接在pom.xml里加入依赖：

<dependency>
   <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
   <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
   <version>1.4.4.RELEASE</version>
</dependency>

然后在Application类上增加@EnableHystrix来启用hystrix starter：

@SpringBootApplication
@EnableHystrix
public class ProviderApplication {

3.3.2、配置Provider端

在Dubbo的Provider上增加@HystrixCommand配置，这样子调用就会经过Hystrix代理。

@Service(version = "1.0.0")
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @HystrixCommand(commandProperties = {
     @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value = "10"),
     @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "2000") })
    @Override
    public String sayHello(String name) {
        // System.out.println("async provider received: " + name);
        // return "annotation: hello, " + name;
        throw new RuntimeException("Exception to show hystrix enabled.");
    }
}

3.3.3、配置Consumer端

对于Consumer端，则可以增加一层method调用，并在method上配置@HystrixCommand。当调用出错时，会走到fallbackMethod = "reliable"的调用里。

@Reference(version = "1.0.0")
private HelloService demoService;

@HystrixCommand(fallbackMethod = "reliable")
public String doSayHello(String name) {
   return demoService.sayHello(name);
}
public String reliable(String name) {
   return "hystrix fallback value";
}

四、Dubbo原理

1、RPC原理

一次完整的RPC调用流程（同步调用，异步另说）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框架的目标就是要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

2、netty通信原理

Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架， 用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。它极大地简化并简化了TCP和UDP套接字服务器等网络编程。

BIO：(Blocking IO)

NIO (Non-Blocking IO)

Selector 一般称 为选择器 ，也可以翻译为 多路复用器，

Connect（连接就绪）、Accept（接受就绪）、Read（读就绪）、Write（写就绪）

Netty基本原理：

3、Dubbo原理

3.1、dubbo原理-框架设计

• config 配置层：对外配置接口，以 ServiceConfig, ReferenceConfig 为中心，可以直接初始化配置类，也可以通过 spring 解析配置生成配置类
• proxy 服务代理层：服务接口透明代理，生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton, 以 ServiceProxy 为中心，扩展接口为 ProxyFactory.
• registry 注册中心层：封装服务地址的注册与发现，以服务 URL 为中心，扩展接口为 RegistryFactory, Registry, RegistryService
• cluster 路由层：封装多个提供者的路由及负载均衡，并桥接注册中心，以 Invoker 为中心，扩展接口为 Cluster, Directory, Router, LoadBalance
• monitor 监控层：RPC 调用次数和调用时间监控，以 Statistics 为中心，扩展接口为 MonitorFactory, Monitor, MonitorService
• protocol 远程调用层：封装 RPC 调用，以 Invocation, Result 为中心，扩展接口为 Protocol, Invoker, Exporter
• exchange 信息交换层：封装请求响应模式，同步转异步，以 Request, Response 为中心，扩展接口为 Exchanger, ExchangeChannel, ExchangeClient, ExchangeServer
• transport 网络传输层：抽象 mina 和 netty 为统一接口，以 Message 为中心，扩展接口为 Channel, Transporter, Client, Server, Codec
• serialize 数据序列化层：可复用的一些工具，扩展接口为 Serialization, ObjectInput, ObjectOutput, ThreadPool

3.2、dubbo原理 -启动解析、加载配置信息

3.3、dubbo原理 -服务暴露

3.4、dubbo原理 -服务引用