分布式RPC框架Dubbo详解

目录

 

1.架构演进

1.1 单体架构

1.2  垂直架构

1.3 分布式架构

1.4 SOA架构

1.5 微服务架构

2.RPC框架

2.1 RPC基本概念介绍

2.1.1 RPC协议

2.1.2 RPC框架

2.1.3 RPC与HTTP、TCP/ UDP、Socket的区别

2.1.4 RPC的运行流程

 2.1.5 为什么需要RPC

2.2 Dubbo 

2.2.1 Dubbo 概述

2.2.2 Dubbo实战

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1.架构演进

架构演进如下图：

1.1 单体架构

这里假设A，B,C，D为四个模块

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。

优点:
简单:开发部署都很方便，小型项目首选
缺点:
项目启动慢。可靠性差·可伸缩性差
扩展性和可维护性差·性能低

1.2  垂直架构

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。

垂直架构是指将单体架构中的多个模块拆分为多个独立的项目。形成多个独立的单体架构。垂直架构存在的问题:·重复功能太多。

1.3 分布式架构

分布式架构是指在垂直架构的基础上，将公共业务模块抽取出来，作为独立的服务，供其他调用者消费，以实现服务的共亨和重用。
RPC: Remote Procedure Call远程过程调用。有非常多的协议和技术来都实现了RPC的过程。比如:HTTP REST风格，JavaRMl规范、WebService SOAP协议. Hession等等。
分布式架构存在的问题:服务提供方一旦产生变更，所有消费方都需要变更。
 

1.4 SOA架构

SOA: (Service-OrientedArchitecture，面向服务的架构)是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务）进行拆分，并通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。

 ESB: (Enterparise Servce Bus)企业服务总线，服务中介。主要是提供了一个服务于服务之间的交互。ESB包含的功能如:负载均衡，流量控制，加密处理，服务的监控，异常处理，监控告急等。

1.5 微服务架构

 

微服务架构是在SOA上做的升华，微服务架构强调的一个重点是“业务需要彻底的组件化和服务化”，原有的单个业务系统会拆分为多个可以独立开发、设计、运行的小应用。这些小应用之间通过服务完成交互和集成。微服务架构=80%的SOA服务架构思想＋100%的组件化架构思想＋80%的领域建模思想。

特点:
1.服务实现组件化:开发者可以自由选择开发技术。也不需要协调其他团队。
2.服务之间交互一般使用REST API。
3.去中心化，每个微服务有自己私有的数据库持久化业务数据。
4.自动化部署，把应用拆分成为一个一个独立的单个服务，方便自动化部署、测试、运维。
 

 

 

 

2.RPC框架

2.1 RPC基本概念介绍

2.1.1 RPC协议

远程过程调用协议，它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。

OSI参考模型如下图：

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。

 

2.1.2 RPC框架

在单机时代一台电脑运行多个进程，进程之间无法通讯，显然这会浪费很多资源，因此后来出现IPC(Inter-process communication:单机中运行的进程之间的相互通信)，这样就能允许进程之间进行通讯，比如在一台计算机中的A进程写了一个吃饭的方法，那在以前如果在B进程中也要有一个吃饭的方法，必须要在B进程中进行创建，但有了RPC后B只需要调用A进程的程序即可完成，再到后来网络时代的出现，大家电脑都连起来，这时可不可以调用其他电脑上的进程呢，当然可以，这样RPC框架出现了。严格意义上来讲: Unix的生态系统中RPC可以在同一台电脑上不同进程进行，也可以在不同电脑上进行;而在windows里面同一台电脑上不同进程间的通讯还可以采用LPC(本地访问)。综上:RPC或LPC是上层建筑，IPC是底层基础。
RPC框架有很多:比如JAVA RMT、Thrift、Dubbo、grpc等。

 

2.1.3 RPC与HTTP、TCP/ UDP、Socket的区别

TCP/UDP:都是传输协议，主要区别是tcp协议连接需要3次握手，断开需要四次挥手，是通过流来传输的，就是确定连接后，一直发送信息，传完后断开。udp不需要进行连接，直接把信息封装成多个报文，直接发送。所以udp的速度更快写，但是不保证数据的完整性。
Http:超文本传输协议是一种应用层协议，建立在TCP协议之上
Socket:是在应用程序层面上对TCPIP协议的封装和应用。其实是一个调用接口，方便程序员使用TCPIP协议栈而已。程序员通过socket来使用tcp/ip协议。但是socket并不是一定要使用tcp/ip协议，Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。
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。所以RPC的实现可以通过不同的协议去实现比如可以使http、RMl等。

2.1.4 RPC的运行流程

首先，要解决通讯的问题，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。
第二，要解决寻址的问题，也就是说，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UDD(一种目录服务，通过该目录服务进行服务注册与搜索)服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMl Registry来注册服务的地址。
第三，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。
第四，B服务器收到请求后，需要对参数进行反序列化(序列化的逆操作)，恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法(寻址的一部分)进行本地调用，然后得到返回值。
第五，返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给A服务器上的应用

如图所示：

 2.1.5 为什么需要RPC

论复杂度，RPC框架肯定是高于简单的HTTP接口的。但毋庸置疑，HTTP接口由于受限于HTTP协议，需要带HTTP请求头，导致传输起来效率或者说安全性不如RPC。

现在问题是，遇到怎样的瓶颈了才需要或者说更适合用RPC(比如像阿里这么大的请求并发量，简单的HTTP肯定达不到预期)，但问题是像阿里这么大的量是比较少的，甚至说1/1000的量可能都没有，那我们还需要使用RPC吗?技术应该不是为了使用新技术而去使用，而应该是旧技术存在某些瓶颈，存在难以支撑或者扩展性越老越差等问题暴露出来之后，用新技术来进行解决。

那RPC最大的优点，或者说它相比简单的HTTP接口，它的优势、更适合它的业务场景是怎样呢?简单的HTTP又哪里不足，哪些场景明显不太适合呢?

http接口是在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息初期常使用的一种通信手段;优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议进行传输。但是如果是一个大型的网站，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了，首先就是长链接，不必每次通信都要像http一样去3次握手什么的，减少了网络开销(这个问题在http2.0已经被解决不再算是问题了);其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理;发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统一化的操作。第三个来说就是安全性。最后就是流行的服务化架构、服务化治理，RPC框架是一个强力的支撑。

RPC是一种概念，http也是RPC实现的一种方式，用http交互其实就已经属于RPC了。RPC框架可以做到灵活部署和解耦。系统做大了，肯定是需要做微服务的。现在我们做电商就是这样，单独有一个订单系统，支付系统，商品系统，用户系统。都是分开部署，单独上线的。

RPC:远程过程调用。RPC的核心并不在于使用什么协议。RPC的目的是让你在本地调用远程的方法，而对你来说这个调用是透明的，你并不知道这个调用的方法是部署哪里。通过RPC能解耦服务，这才是使用RPC的真正目的。RPC的原理主要用到了动态代理模式，至于http协议，只是传输协议而已。
RPC是一个软件结构概念，是构建分布式应用的理论基础。就好比为啥你家可以用到发电厂发出来的电?是因为电是可以传输的。至于用铜线还是用铁丝还是其他种类的导线，也就是用http还是用其他协议的问题了。这个要看什么场景，对性能要求怎么样。比如在java中的最基本的就是RMI技术，它是java原生的应用层分布式技术。我们可以肯定的是在传输性能方面，RMI的性能是优于HTTP的。那为啥很少用到这个技术?那是因为用这个有很多局限性，首先它要保证传输的两端都要要用java实现，且两边需要有相同的对象类型和代理接口，不需要容器，但是加大了编程的难度，在应用内部的各个子系统之间还是会看到他的身影，比如EJB就是基于rmi技术的。这就与目前的bs架构的软件大相径庭。用http必须要服务端位于http容器里面，这样减少了网络传输方面的开发，只需要关注业务开发即可。
 

2.2 Dubbo 

2.2.1 Dubbo 概述

Dubbo是一个分布式服务框架，致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案。简单的说，dubbo就是个服务框架。

dubbo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；

dubbo 架构图如下所示：

 节点角色说明：

 

调用关系说明

1、服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
2、服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
3、服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
4、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。
5、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。
6、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。

2.2.2 Dubbo实战

这里设置一个订单微服务和一个用户微服务，通过查询订单返回订单信息，订单中有用户信息，所有需要根据订单中的用户id调用用户微服务进行查询然后进行赋值返回订单信息，这里采用nacos和Dubbo相结合的方式。

2.2.2.1 生产者（用户模块微服务）和消费者（订单模块微服务）导入依赖

       
            com.alibaba.cloud
            spring-cloud-starter-dubbo
        

2.2.2.2 公共模块

设置接口用于查询用户信息

public interface UserService {
    public User queryUserId(Long id);
}

 

2.2.2.3 生产者（用户模块微服务）

application.yml文件配置

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: SH
  

dubbo:
   #服务名称
  application:
    name: dubbo-user
  #注册中心
  registry:
    address: nacos://127.0.0.1:8848
  protocol:
    #协议名称
    name: dubbo
    #协议端口号
    port: 20880
  scan:
    base-packages: com.example.user.Imp  #扫描包的位置

在com.example.user.Imp中建立DubboUserServiceImpl类并继承UserService类，代码如下;

package com.example.user.Imp;

import com.example.entity.JieKou.UserService;
import com.example.entity.entities.User;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;

@Service(version = "1.0")
public class DubboUserServiceImpl implements UserService {
    public User queryUserId(Long id) {
        User user=new User();
        user.setId((long) 3);
        user.setUsername("admin");
        user.setAddress("ShanDon");
        return user;
    }
}

2.2.2.4 消费者（订单模块微服务）

application.yml文件配置如下：

dubbo:
  protocol:
    port: 20881
    name: dubbo
  registry:
    address: nacos://localhost:8848

Controller类业务逻辑代码如下：

@RestController                                                                                
@RefreshScope                                                                                  
public class UserController {  
                                                                
    @Autowired                                                                                 
    OrdersMapper ordersMapper;                                                                 
                                                          
                                                                                               
    @Reference(version = "1.0",parameters = {"unicast","false"})  //服务提供的可以被多个消费者消费            
    UserService userService;                                                                   
                                                                                               
                                                             
                                                                                                                                                                  
    @GetMapping("/order1/{id}")                                                                
    public Orders orders1(@PathVariable("id") Long id){                                        
        Orders orders = ordersMapper.selectById(id);                                           
        User user = userService.queryUserId(orders.getUserId());                               
        orders.setUser(user);                                                                  
        return orders;                                                                         
    }                                                                                          
}                                                                                              
                                                                                               

至此代码基本完成，运行结果如下图：