dubbo

2018-09-11 本文已影响40人 Java及SpringBoot

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

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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*

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。

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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

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。

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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**。

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1.3）、RPC

什么叫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

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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) |ˈdʌbəʊ| 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

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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。

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。

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

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

Ø 调用关系说明

l 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。

l 服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。

l 服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。

l 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。

l 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。

l 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 /xubh 123：创建一个xubh节点，值为123 get /xubh：获取/xubh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

3.3）、【linux】-安装zookeeper

1、安装jdk

1、下载jdk http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html 不要使用wget命令获取jdk链接，这是默认不同意，导致下载来的jdk压缩内容错误
2、上传到服务器并解压
3、设置环境变量 /usr/local/java/jdk1.8.0_171 文件末尾加入下面配置 export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8.0_171 export JRE_HOME= ${JAVA_HOME}/jre export CLASSPATH=.:$ {JAVA_HOME}/lib: ${JRE_HOME}/lib export PATH=$ {JAVA_HOME}/bin:$PATH
4、使环境变量生效&测试JDK

2、安装zookeeper

1、下载zookeeper 网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/ wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/zookeeper-3.4.11.tar.gz
2、解压
3、移动到指定位置并改名为zookeeper

3、开机启动zookeeper

 1）-复制如下脚本   
#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:zookeeper
#processname:zookeeper
ZK_PATH=/usr/local/zookeeper
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8.0_171
case $1 in
         start) sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh start;;
         stop)  sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh stop;;
         status) sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh status;;
         restart) sh $ZK_PATH/bin/zkServer.sh restart;;
         *)  echo "require start|stop|status|restart"  ;;
esac
2)把脚本注册为Service
chkconfig --add zookeeper
chkconfig --list
3)增加权限
chmod -x /etc/init.d/zookeeper

4、配置zookeeper

1、初始化zookeeper配置文件拷贝/usr/local/zookeeper/conf/zoo_sample.cfg 到同一个目录下改个名字叫zoo.cfg
2、启动zookeeper

3.4）、【linux】-安装dubbo-admin管理控制台

1、安装dubbo-admin

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 默认使用root/root 登陆

4、dubbo-helloworld

4.1）、提出需求

某个电商系统，订单服务需要调用用户服务获取某个用户的所有地址；

我们现在需要创建两个服务模块进行测试

模块	功能
订单服务web模块	创建订单等
用户服务service模块	查询用户地址等

测试预期结果：

    订单服务web模块在A服务器，用户服务模块在B服务器，A可以远程调用B的功能。

4.2）、工程架构

根据 dubbo《服务化最佳实践》

1、分包

建议将服务接口，服务模型，服务异常等均放在 API 包中，因为服务模型及异常也是 API 的一部分，同时，这样做也符合分包原则：重用发布等价原则(REP)，共同重用原则(CRP)。

如果需要，也可以考虑在 API 包中放置一份 spring 的引用配置，这样使用方，只需在 spring 加载过程中引用此配置即可，配置建议放在模块的包目录下，以免冲突，如：com/alibaba/china/xxx/dubbo-reference.xml。

2、粒度

服务接口尽可能大粒度，每个服务方法应代表一个功能，而不是某功能的一个步骤，否则将面临分布式事务问题，Dubbo 暂未提供分布式事务支持。

服务接口建议以业务场景为单位划分，并对相近业务做抽象，防止接口数量爆炸。

不建议使用过于抽象的通用接口，如：Map query(Map)，这样的接口没有明确语义，会给后期维护带来不便。

5、监控中心

5.1）、dubbo-admin

图形化的服务管理页面；安装时需要指定注册中心地址，即可从注册中心中获取到所有的提供者/消费者进行配置管理

5.2）、dubbo-monitor-simple

简单的监控中心；

1、安装

1、下载 dubbo-ops https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops
2、修改配置指定注册中心地址进入 dubbo-monitor-simple\src\main\resources\conf 修改 dubbo.properties文件
3、打包dubbo-monitor-simple mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
4、解压 tar.gz 文件，并运行start.bat 如果缺少servlet-api，自行导入servlet-api再访问监控中心
5、启动访问8080

2、监控中心配置

所有服务配置连接监控中心，进行监控统计 <dubbo:monitor protocol="registry"></dubbo:monitor>

Simple Monitor 挂掉不会影响到 Consumer 和 Provider 之间的调用，所以用于生产环境不会有风险。

Simple Monitor 采用磁盘存储统计信息，请注意安装机器的磁盘限制，如果要集群，建议用mount共享磁盘。

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。

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>

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>

3、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：

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

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

高可用：通过设计，减少系统不能提供服务的时间；

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 <dubbo:parameter key="hash.arguments" value="0,1" />
缺省用 160 份虚拟节点，如果要修改，请配置 <dubbo:parameter key="hash.nodes" value="320" />

3、服务熔断与降级处理

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：

l 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。

l 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。

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" />

四、dubbo原理

1、RPC原理

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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、dubbo原理

1、dubbo原理 -框架设计

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   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

2、dubbo原理 -启动解析、加载配置信息

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3、dubbo原理 -服务暴露

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4、dubbo原理 -服务引用

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5、dubbo原理 -服务调用

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