驾驭Dubbo：探索其核心概念与突出特性，助力分布式系统升级
1、Dubbo简介
Apache Dubbo 是一款 RPC 服务开发框架，用于解决微服务架构下的服务治理与通信问题，官方提供了 Java、Golang 等多语言 SDK 实现。使用 Dubbo 开发的微服务原生具备相互之间的远程地址发现与通信能力， 利用 Dubbo 提供的丰富服务治理特性，可以实现诸如服务发现、负载均衡、流量调度等服务治理诉求。Dubbo 被设计为高度可扩展，用户可以方便的实现流量拦截、选址的各种定制逻辑。
在云原生时代，Dubbo 相继衍生出了 Dubbo3、Proxyless Mesh 等架构与解决方案，在易用性、超大规模微服务实践、云原生基础设施适配、安全性等几大方向上进行了全面升级。
2、Dubbo，它能做什么？
按照微服务架构的定义，采用它的组织能够很好的提高业务迭代效率与系统稳定性，但前提是要先能保证微服务按照期望的方式运行，要做到这一点需要解决服务拆分与定义、数据通信、地址发现、流量管理、数据一致性、系统容错能力等一系列问题。
Dubbo 可以帮助解决如下微服务实践问题：
- 微服务编程范式和工具
Dubbo 支持基于 IDL 或语言特定方式的服务定义，提供多种形式的服务调用形式（如同步、异步、流式等）
- 高性能的 RPC 通信
Dubbo 帮助解决微服务组件之间的通信问题，提供了基于 HTTP、HTTP/2、TCP 等的多种高性能通信协议实现，并支持序列化协议扩展，在实现上解决网络连接管理、数据传输等基础问题。
- 微服务监控与治理
Dubbo 官方提供的服务发现、动态配置、负载均衡、流量路由等基础组件可以很好的帮助解决微服务基础实践的问题。除此之外，您还可以用 Admin 控制台监控微服务状态，通过周边生态完成限流降级、数据一致性、链路追踪等能力。
- 部署在多种环境
Dubbo 服务可以直接部署在容器、Kubernetes、Service Mesh等多种架构下。
- 活跃的社区
Dubbo 项目托管在 Apache 社区，有来自国际、国内的活跃贡献者维护着超 10 个生态项目，贡献者包括来自海外、阿里巴巴、工商银行、携程、蚂蚁、腾讯等知名企业技术专家，确保 Dubbo 及时解决项目缺陷、需求及安全漏洞，跟进业界最新技术发展趋势。
- 庞大的用户群体
Dubbo3 已在阿里巴巴成功取代 HSF 框架实现全面落地，成为阿里集团面向云原生时代的统一服务框架，庞大的用户群体是 Dubbo 保持稳定性、需求来源、先进性的基础。
3、为什么选择Dubbo?
- 快速上手，让开发者专注业务开发
多语言 SDK 定义微服务开发范式，通信协议灵活切换，支持 HTTP/2、gRPC、REST、Thrift、TCP 等任一协议。
- 服务治理，实时监测、管控集群状态
内置服务发现、负载均衡、路由等流量管控策略，提供全链路追踪、限流降级、一致性事务、日志、Metrics、服务网格、Admin 可视化控制台等一站式微服务生态。
- 超高性能，面向百万实例集群设计
阿里巴巴每年双十一数百万实例、万亿次调用跑在 Dubbo 之上，从设计之初即将低延迟、高吞吐量、可伸缩性放在第一位。
- 企业级解决方案，多年企业生产环境检验
用户群体遍布各行各业，典型代表包括工商银行、携程、海尔、金蝶、云厂商 (阿里云、腾讯云、华为云) 等，2022年 Dubbo3 在阿里巴巴已全面取代 HSF 实现了框架统一。
4、核心概念和架构
以上是 Dubbo 的工作原理图，从抽象架构上分为两层：服务治理抽象控制面 和 Dubbo 数据面 。
- 服务治理控制面。服务治理控制面不是特指如注册中心类的单个具体组件，而是对 Dubbo 治理体系的抽象表达。控制面包含协调服务发现的注册中心、流量管控策略、Dubbo Admin 控制台等，如果采用了 Service Mesh 架构则还包含 Istio 等服务网格控制面。
- Dubbo 数据面。数据面代表集群部署的所有 Dubbo 进程，进程之间通过RPC协议实现数据交换，Dubbo 定义了微服务应用开发与调用规范并负责完成数据传输的编解码工作。
- 服务消费者 (Dubbo Consumer)，发起业务调用或 RPC 通信的 Dubbo 进程
- 服务提供者 (Dubbo Provider)，接收业务调用或 RPC 通信的 Dubbo 进程
6、通信协议
Dubbo 从设计上不绑定任何一款特定通信协议，HTTP/2、REST、gRPC、JsonRPC、Thrift、Hessian2 等几乎所有主流的通信协议，Dubbo 框架都可以提供支持。 这样的 Protocol 设计模式给构建微服务带来了最大的灵活性，开发者可以根据需要如性能、通用型等选择不同的通信协议，不再需要任何的代理来实现协议转换，甚至你还可以通过 Dubbo 实现不同协议间的迁移。
Dubbo Protocol 被设计支持扩展，您可以将内部私有协议适配到 Dubbo 框架上，进而将私有协议接入 Dubbo 体系，以享用 Dubbo 的开发体验与服务治理能力。比如 Dubbo3 的典型用户阿里巴巴，就是通过扩展支持 HSF 协议实现了内部 HSF 框架到 Dubbo3 框架的整体迁移。
Dubbo 还支持多协议暴露，您可以在单个端口上暴露多个协议，Dubbo Server 能够自动识别并确保请求被正确处理，也可以将同一个 RPC 服务发布在不同的端口（协议），为不同技术栈的调用方服务。
Dubbo 提供了两款内置高性能 Dubbo2、Triple (兼容 gRPC) 协议实现，以满足部分微服务用户对高性能通信的诉求，两者最开始都设计和诞生于阿里巴巴内部的高性能通信业务场景。
- Dubbo2 协议是在 TCP 传输层协议之上设计的二进制通信协议
- Triple 则是基于 HTTP/2 之上构建的支持流式模式的通信协议，并且 Triple 完全兼容 gRPC 但实现上做了更多的符合 Dubbo 框架特点的优化。
总的来说，Dubbo 对通信协议的支持具有以下特点：
- 不绑定通信协议
- 提供高性能通信协议实现
- 支持流式通信模型
- 不绑定序列化协议
- 支持单个服务的多协议暴露
- 支持单端口多协议发布
- 支持一个应用内多个服务使用不同通信协议
7、Dubbo 服务治理
服务开发框架解决了开发与通信的问题，但在微服务集群环境下，我们仍需要解决无状态服务节点动态变化、外部化配置、日志跟踪、可观测性、流量管理、高可用性、数据一致性等一系列问题，我们将这些问题统称为服务治理。
以下是 Dubbo 服务发现机制的基本工作原理图：
服务发现包含提供者、消费者和注册中心三个参与角色，其中，Dubbo 提供者实例注册 URL 地址到注册中心，注册中心负责对数据进行聚合，Dubbo 消费者从注册中心读取地址列表并订阅变更，每当地址列表发生变化，注册中心将最新的列表通知到所有订阅的消费者实例。
Dubbo 抽象了一套微服务治理模式并发布了对应的官方实现，服务治理可帮助简化微服务开发与运维，让开发者更专注在微服务业务本身。
服务治理抽象
以下展示了 Dubbo 核心的服务治理功能定义
- 地址发现
Dubbo 服务发现具备高性能、支持大规模集群、服务级元数据配置等优势，默认提供 Nacos、Zookeeper、Consul 等多种注册中心适配，与 Spring Cloud、Kubernetes Service 模型打通，支持自定义扩展。
- 负载均衡
Dubbo 默认提供加权随机、加权轮询、最少活跃请求数优先、最短响应时间优先、一致性哈希和自适应负载等策略
- 流量路由
Dubbo 支持通过一系列流量规则控制服务调用的流量分布与行为，基于这些规则可以实现基于权重的比例流量分发、灰度验证、金丝雀发布、按请求参数的路由、同区域优先、超时配置、重试、限流降级等能力。
- 链路追踪
Dubbo 官方通过适配 OpenTelemetry 提供了对 Tracing 全链路追踪支持，用户可以接入支持 OpenTelemetry 标准的产品如 Skywalking、Zipkin 等。另外，很多社区如 Skywalking、Zipkin 等在官方也提供了对 Dubbo 的适配。
- 可观测性
Dubbo 实例通过 Prometheus 等上报 QPS、RT、请求次数、成功率、异常次数等多维度的可观测指标帮助了解服务运行状态，通过接入 Grafana、Admin 控制台帮助实现数据指标可视化展示。
Dubbo 服务治理生态还提供了对 API 网关、限流降级、数据一致性、认证鉴权等场景的适配支持。
Dubbo Admin
Admin 控制台提供了 Dubbo 集群的可视化视图，通过 Admin 你可以完成集群的几乎所有管控工作。
- 查询服务、应用或机器状态
- 创建项目、服务测试、文档管理等
- 查看集群实时流量、定位异常问题等
- 流量比例分发、参数路由等流量管控规则下发
服务网格
将 Dubbo 接入 Istio 等服务网格治理体系。
8、微服务生态
Dubbo 社区和众多优秀的开源项目一起围绕 Dubbo 建立了丰富的微服务生态支持，这让开发者从选型 Dubbo 作为开发框架的第一天，就无需担心后续的服务治理诉求，Dubbo 对每一个常见问题均提供了生产级的解决方案。
以下表格为基于最新 Dubbo Java 3.2.x 版本统计的生态组件支持情况，后续将根据开发进展持续更新。同时每个语言支持的组件完善度会有一定差异，具体请参见各个 语言参考手册 内的详细说明
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