分布式RPC框架Apache Dubbo

1. 软件架构的演进过程

软件架构的发展经历了由单体架构、垂直架构、SOA架构到微服务架构的演进过程，下面我们分别了解一下这几个架构。

1.1 单体架构

架构说明：

全部功能集中在一个项目内（All in one）。

架构优点：

架构简单，前期开发成本低、开发周期短，适合小型项目。

架构缺点：

全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展和维护。

技术栈受限，只能使用一种语言开发。

系统性能扩展只能通过扩展集群节点，成本高。

1.2 垂直架构

架构说明：

按照业务进行切割，形成小的单体项目。

架构优点：

技术栈可扩展（不同的系统可以用不同的编程语言编写）。

架构缺点：

功能集中在一个项目中，不利于开发、扩展、维护。

系统扩张只能通过集群的方式。

项目之间功能冗余、数据冗余、耦合性强。

1.3 SOA架构

SOA全称为Service-Oriented Architecture，即面向服务的架构。它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件(服务)进行分布式部署、组合和使用。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进程中。

站在功能的角度，把业务逻辑抽象成可复用的服务，通过服务的编排实现业务的快速再生，目的：把原先固有的业务功能转变为通用的业务服务，实现业务逻辑的快速复用。

架构说明：

将重复功能或模块抽取成组件的形式，对外提供服务，在项目与服务之间使用ESB（企业服务总线）的形式作为通信的桥梁。

架构优点：

重复功能或模块抽取为服务，提高开发效率。

可重用性高。

可维护性高。

架构缺点：

各系统之间业务不同，很难确认功能或模块是重复的。

抽取服务的粒度大。

系统和服务之间耦合度高。

1.4 微服务架构

架构说明：

将系统服务层完全独立出来，抽取为一个一个的微服务。

抽取的粒度更细，遵循单一原则。

采用轻量级框架协议传输。

架构优点：

服务拆分粒度更细，有利于提高开发效率。

可以针对不同服务制定对应的优化方案。

适用于互联网时代，产品迭代周期更短。

架构缺点：

粒度太细导致服务太多，维护成本高。

分布式系统开发的技术成本高，对团队的挑战大。

2. Apache Dubbo概述

2.1 Dubbo简介

Apache Dubbo是一款高性能的Java RPC框架。其前身是阿里巴巴公司开源的一个高性能、轻量级的开源Java RPC框架，可以和Spring框架无缝集成。

什么是RPC？

RPC全称为remote procedure call，即远程过程调用。比如两台服务器A和B，A服务器上部署一个应用，B服务器上部署一个应用，A服务器上的应用想调用B服务器上的应用提供的方法，由于两个应用不在一个内存空间，不能直接调用，所以需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

需要注意的是RPC并不是一个具体的技术，而是指整个网络远程调用过程。

RPC是一个泛化的概念，严格来说一切远程过程调用手段都属于RPC范畴。各种开发语言都有自己的RPC框架。Java中的RPC框架比较多，广泛使用的有RMI、Hessian、Dubbo等。

Dubbo官网地址：http://dubbo.apache.org

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。

2.2 Dubbo架构

Dubbo架构图（Dubbo官方提供）如下：

节点角色说明：

节点	角色名称
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
Container	服务运行容器

虚线都是异步访问，实线都是同步访问
蓝色虚线:在启动时完成的功能
红色虚线(实线)都是程序运行过程中执行的功能

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. 服务注册中心Zookeeper

通过前面的Dubbo架构图可以看到，Registry（服务注册中心）在其中起着至关重要的作用。Dubbo官方推荐使用Zookeeper作为服务注册中心。

3.1 Zookeeper介绍

Zookeeper 是 Apache Hadoop 的子项目，是一个树型的目录服务，支持变更推送，适合作为 Dubbo 服务的注册中心，工业强度较高，可用于生产环境，并推荐使用。

Zookeeper树型目录服务：

流程说明：

服务提供者(Provider)启动时: 向 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下写入自己的 URL 地址
服务消费者(Consumer)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下的提供者 URL 地址。并向 /dubbo/com.foo.BarService/consumers 目录下写入自己的 URL 地址
监控中心(Monitor)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService 目录下的所有提供者和消费者 URL 地址

3.2 安装Zookeeper

下载地址：http://archive.apache.org/dist/zookeeper/

本课程使用的Zookeeper版本为3.4.6，下载完成后可以获得名称为zookeeper-3.4.6.tar.gz的压缩文件。

安装步骤：

第一步：安装 jdk（略）
第二步：把 zookeeper 的压缩包（apache-zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz）上传到 linux 系统
得是bin的包，不然无法启动

scp /Users/inf/java-packages/apache-zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz [email protected]:/home/ubuntu/zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz

第三步：解压缩压缩包
tar -zxvf zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz

第四步：进入apache-zookeeper-3.6.2-bin目录，创建data目录
mkdir data
第五步：进入conf目录，把zoo_sample.cfg 改名为zoo.cfg
cd conf
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
第六步：打开zoo.cfg文件, 修改data属性：dataDir=/home/ubuntu/apache-zookeeper-3.6.2-bin/data

3.3 启动、停止Zookeeper

进入Zookeeper的bin目录，启动服务命令
./zkServer.sh start

停止服务命令
./zkServer.sh stop

查看服务状态：
./zkServer.sh status

standalone是单机版的意思

4. Dubbo快速入门

Dubbo作为一个RPC框架，其最核心的功能就是要实现跨网络的远程调用。本小节就是要创建两个应用，一个作为服务的提供方，一个作为服务的消费方。通过Dubbo来实现服务消费方远程调用服务提供方的方法。

4.1 服务提供方开发

开发步骤：

（1）创建maven工程（打包方式为war）dubbodemo_provider，在pom.xml文件中导入如下坐标


  UTF-8
  1.8
  1.8
  5.0.5.RELEASE


  
    org.springframework
    spring-context
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-beans
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-webmvc
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-jdbc
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-aspects
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-jms
    ${spring.version}
  
  
    org.springframework
    spring-context-support
    ${spring.version}
  
  
  
    com.alibaba
    dubbo
    2.6.0
  
  
    org.apache.zookeeper
    zookeeper
    3.4.7
  
  
    com.github.sgroschupf
    zkclient
    0.1
  
  
    javassist
    javassist
    3.12.1.GA
  
  
    com.alibaba
    fastjson
    1.2.47
  
        
        
            mysql
            mysql-connector-java
            5.1.32
        
        
        
            com.alibaba
            druid
            1.0.9
        


  
    
      org.apache.maven.plugins
      maven-compiler-plugin
      2.3.2
      
        1.8
        1.8
      
    
    
      org.apache.tomcat.maven
      tomcat7-maven-plugin
      
        
        8081
        
        /

（2）配置web.xml文件



  Archetype Created Web Application
  
    contextConfigLocation
    classpath:applicationContext*.xml
  
  
    org.springframework.web.context.ContextLoaderListener

（3）创建服务接口

package org.example.service;
public interface HelloService {
    public String sayHello(String name);
}

（4）创建服务实现类

package org.example.service.impl;
import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service;
import org.example.service.HelloService;

@Service
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public String sayHello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
}

注意：服务实现类上使用的Service注解是Dubbo提供的，用于对外发布服务

（5）在src/main/resources下创建applicationContext-service.xml

（6）启动服务

tomcat7:run

4.2 服务消费方开发

开发步骤：

（1）创建maven工程（打包方式为war）dubbodemo_consumer，pom.xml配置和上面服务提供者相同，只需要将Tomcat插件的端口号改为8082即可

（2）配置web.xml文件



  Archetype Created Web Application
  
    springmvc
    org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
    
    
      contextConfigLocation
      classpath:applicationContext-web.xml
    
    1
  
  
    springmvc
    *.do

（3）将服务提供者工程中的HelloService接口复制到当前工程

（4）编写Controller

package org.example.controller;
import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference;
import org.example.service.HelloService;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class HelloController {
    @Reference
    private HelloService helloService;

    @RequestMapping("/hello")
    @ResponseBody
    public String getName(String name){
        //远程调用
        String result = helloService.sayHello(name);
        System.out.println(result);
        return result;
    }
}

注意：Controller中注入HelloService使用的是Dubbo提供的@Reference注解

（5）在src/main/resources下创建applicationContext-web.xml

cnsumer结构如下

（6）运行测试

tomcat7:run 分别启动provide 和consumer

在浏览器输入http://localhost:8082/hello/sayHello.do?name=abboo，查看浏览器输出结果

关掉provider会怎么样

此时再访问，就会出现下面的错误，错误状态码为500

说明确实是调用了provider的service而不是用consumer复制的service

思考一：上面的Dubbo入门案例中我们是将HelloService接口从服务提供者工程(dubbodemo_provider)复制到服务消费者工程(dubbodemo_consumer)中，这种做法是否合适？还有没有更好的方式？

答：这种做法显然是不好的，同一个接口被复制了两份，不利于后期维护。更好的方式是单独创建一个maven工程，将此接口创建在这个maven工程中。需要依赖此接口的工程只需要在自己工程的pom.xml文件中引入maven坐标即可。

思考二：在服务消费者工程(dubbodemo_consumer)中只是引用了HelloService接口，并没有提供实现类，Dubbo是如何做到远程调用的？

答：Dubbo底层是基于代理技术为HelloService接口创建代理对象，远程调用是通过此代理对象完成的。可以通过开发工具的debug功能查看此代理对象的内部结构。另外，Dubbo实现网络传输底层是基于Netty框架完成的。

思考三：上面的Dubbo入门案例中我们使用Zookeeper作为服务注册中心，服务提供者需要将自己的服务信息注册到Zookeeper，服务消费者需要从Zookeeper订阅自己所需要的服务，此时Zookeeper服务就变得非常重要了，那如何防止Zookeeper单点故障呢？

答：Zookeeper其实是支持集群模式的，可以配置Zookeeper集群来达到Zookeeper服务的高可用，防止出现单点故障。

5. Dubbo管理控制台

我们在开发时，需要知道Zookeeper注册中心都注册了哪些服务，有哪些消费者来消费这些服务。我们可以通过部署一个管理中心来实现。其实管理中心就是一个web应用，部署到tomcat即可。

5.1 安装

使用docker安装，简化安装步骤

安装步骤：

（1）docker pull apache/dubbo-admin
（2）输入下面命令，其中8083为本地端口，映射到容器内8080端口

$ docker run --detach \
--restart always \
--name dubbo-admin \
--publish 8083:8080 \
-e admin.registry.address=zookeeper://150.158.172.174:2181 \
-e admin.config-center=zookeeper://150.158.172.174:2181 \
-e admin.metadata-report.address=zookeeper://150.158.172.174:2181 \
apache/dubbo-admin

（3）浏览器输入localhost:8083

image.png

也可以通过dockerfile启动

6. Dubbo相关配置说明

6.1 包扫描

服务提供者和服务消费者都需要配置，表示包扫描，作用是扫描指定包(包括子包)下的类。

如果不使用包扫描，也可以通过如下配置的方式来发布服务：

作为服务消费者，可以通过如下配置来引用服务：

上面这种方式发布和引用服务，一个配置项(、)只能发布或者引用一个服务，如果有多个服务，这种方式就比较繁琐了。推荐使用包扫描方式。

6.2 协议

一般在服务提供者一方配置，可以指定使用的协议名称和端口号。

其中Dubbo支持的协议有：dubbo、rmi、hessian、http、webservice、rest、redis等。

推荐使用的是dubbo协议。

dubbo 协议采用单一长连接和 NIO 异步通讯，适合于小数据量大并发的服务调用，以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。不适合传送大数据量的服务，比如传文件，传视频等，除非请求量很低。

也可以在同一个工程中配置多个协议，不同服务可以使用不同的协议，例如：

6.3 启动时检查

上面这个配置需要配置在服务消费者一方，如果不配置默认check值为true。Dubbo 缺省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。可以通过将check值改为false来关闭检查。

建议在开发阶段将check值设置为false，在生产环境下改为true。

6.4 负载均衡

负载均衡（Load Balance）：其实就是将请求分摊到多个操作单元上进行执行，从而共同完成工作任务。

在集群负载均衡时，Dubbo 提供了多种均衡策略（包括随机、轮询、最少活跃调用数、一致性Hash），缺省为random随机调用。

配置负载均衡策略，既可以在服务提供者一方配置，也可以在服务消费者一方配置，如下：

    @Controller
    @RequestMapping("/demo")
    public class HelloController {
        //在服务消费者一方配置负载均衡策略
        @Reference(check = false,loadbalance = "random")
        private HelloService helloService;

        @RequestMapping("/hello")
        @ResponseBody
        public String getName(String name){
            //远程调用
            String result = helloService.sayHello(name);
            System.out.println(result);
            return result;
        }
    }

//在服务提供者一方配置负载均衡
@Service(loadbalance = "random")
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public String sayHello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
}

可以通过启动多个服务提供者来观察Dubbo负载均衡效果。

注意：因为我们是在一台机器上启动多个服务提供者，所以需要修改tomcat的端口号和Dubbo服务的端口号来防止端口冲突。

在实际生产环境中，多个服务提供者是分别部署在不同的机器上，所以不存在端口冲突问题。

7. 解决Dubbo无法发布被事务代理的Service问题

前面我们已经完成了Dubbo的入门案例，通过入门案例我们可以看到通过Dubbo提供的标签配置就可以进行包扫描，扫描到@Service注解的类就可以被发布为服务。

但是我们如果在服务提供者类上加入@Transactional事务控制注解后，服务就发布不成功了。原因是事务控制的底层原理是为服务提供者类创建代理对象，而默认情况下Spring是基于JDK动态代理方式创建代理对象，而此代理对象的完整类名为com.sun.proxy.$Proxy42（最后两位数字不是固定的），导致Dubbo在发布服务前进行包匹配时无法完成匹配，进而没有进行服务的发布。

7.1 问题展示

在入门案例的服务提供者dubbodemo_provider工程基础上进行展示

操作步骤：

（1）在pom.xml文件中增加maven坐标


  mysql
  mysql-connector-java
  5.1.47


  com.alibaba
  druid
  1.1.6


  org.mybatis
  mybatis-spring
  1.3.2

（2）在applicationContext-service.xml配置文件中加入数据源、事务管理器、开启事务注解的相关配置

上面连接的数据库可以自行创建

（3）在HelloServiceImpl类上加入@Transactional注解

（4）启动服务提供者和服务消费者，并访问

上面的错误为没有可用的服务提供者

查看dubbo管理控制台发现服务并没有发布，：

可以通过断点调试的方式查看Dubbo执行过程，Dubbo通过AnnotationBean的postProcessAfterInitialization方法进行处理

7.2 解决方案

通过上面的断点调试可以看到，在HelloServiceImpl类上加入事务注解后，Spring会为此类基于JDK动态代理技术创建代理对象，创建的代理对象完整类名为com.sun.proxy.$Proxy35，导致Dubbo在进行包匹配时没有成功（因为我们在发布服务时扫描的包为org.example.service），所以后面真正发布服务的代码没有执行。

解决方式操作步骤：

（1）修改applicationContext-service.xml配置文件，开启事务控制注解支持时指定proxy-target-class属性，值为true。其作用是使用cglib代理方式为Service类创建代理对象

（2）修改HelloServiceImpl类，在Service注解中加入interfaceClass属性，值为HelloService.class，作用是指定服务的接口类型

@Service(interfaceClass = HelloService.class)
@Transactional
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public String sayHello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
}

此处也是必须要修改的，否则会导致发布的服务接口为SpringProxy，而不是HelloService接口

Dubbo架构浅入门

分布式RPC框架Apache Dubbo

1. 软件架构的演进过程

1.1 单体架构

1.2 垂直架构

1.3 SOA架构

1.4 微服务架构

2. Apache Dubbo概述

2.1 Dubbo简介

2.2 Dubbo架构

3. 服务注册中心Zookeeper

3.1 Zookeeper介绍

3.2 安装Zookeeper

3.3 启动、停止Zookeeper

4. Dubbo快速入门

4.1 服务提供方开发

4.2 服务消费方开发

5. Dubbo管理控制台

5.1 安装

6. Dubbo相关配置说明

6.1 包扫描

6.2 协议

6.3 启动时检查

6.4 负载均衡

7. 解决Dubbo无法发布被事务代理的Service问题

7.1 问题展示

7.2 解决方案

你可能感兴趣的:(Dubbo架构浅入门)