Alibaba微服务技术系列「Dubbo3.0技术专题」回顾Dubbo2.x的技术原理和功能实现

Posted 2021-09-01 李浩宇Alex

RPC服务

什么叫RPC?

• 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

netty通信原理

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：

Dubbo

基本简介

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

启动解析、加载配置信息

服务暴露

服务引用

基本组成

• 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

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。

环境搭建

windows-安装zookeeper

• 下载zookeeper 网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.13/
• 解压zookeeper 解压运行zkServer.cmd ，初次运行会报错，没有zoo.cfg配置文件
• 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
• 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

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。

• 下载dubbo-admin https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops
• 进入目录，修改dubbo-admin配置 修改 src\\main\\resources\\application.properties 指定zookeeper地址
• 打包dubbo-admin mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
• 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

Dubbo配置

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。

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>

超时时间

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>

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>  

配置原则

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）

版本号

• 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="*" />

高可用

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

集群下dubbo负载均衡配置

负载均衡策略

Random LoadBalance

RoundRobin LoadBalance

LeastActive LoadBalance

ConsistentHash LoadBalance

整合hystrix，服务熔断与降级处理

服务降级

什么是服务降级？

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。

集群容错

集群容错模式

Failover Cluster

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 fast

Failsafe Safe

Failback over

Forking Cluster

Broadcast Cluster

集群模式配置

<dubbo:service cluster="failsafe" />
或
<dubbo:reference cluster="failsafe" />

整合hystrix

置spring-cloud-starter-netflix-hystrix

<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 {

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.");
    }
}

配置Consumer端

@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";
}

寻找注册中心、服务提供者、服务消费者（启动加载篇-源码分析）

Dubbo自定义标签实现。

• 注册中心启动，监听消息提供者的注册服务、接收消息消费者的服务订阅（服务注册与发现机制）。
• 服务提供者向注册中心注册服务。
• 服务消费者向注册中心订阅服务。

接下来从使用dubbo的角度，从配置文件入手：

Dubbo服务提供者的一般配置如下：

<!-- 提供方应用信息，用于计算依赖关系 -->
<dubbo:application name="uop" owner="uce"/>
<!-- 使用zookeeper注册中心暴露服务地址 -->
<dubbo:registry protocol="zookeeper" address="zookeeper://192.168.xx.xx:2181?backup=192.168.xx.xx:2182,192.168.xx.xx:2183" />
<!--dubbox中引入Kryo和FST这两种高效Java序列化实现，来逐步取代原生dubbo中的hessian2,如果使用kryo记得添加依赖 -->
<dubbo:protocol name="dubbo" serialization="kryo"  port="20990"  />
<!-- 定义服务提供者默认属性值 -->
<dubbo:provider timeout="5000" threadpool="fixed"  threads="100" accepts="1000" token="true"/>
<!-- 暴露服务接口 一个服务可以用多个协议暴露，一个服务也可以注册到多个注册中心-->
<!--Provider上尽量多配置Consumer端的属性，让Provider实现者一开始就思考Provider服务特点、服务质量的问题-->
<dubbo:service interface="com.yingjun.dubbox.api.UserService" ref="userService" />

Spring自定义标签实现原理

DubboNamespaceHandler

public class DubboNamespaceHandler extends NamespaceHandlerSupport {

    static {
        Version.checkDuplicate(DubboNamespaceHandler.class);
    }

   @Override
    public void init() {
        registerBeanDefinitionParser("application", new DubboBeanDefinitionParser(ApplicationConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("module", new DubboBeanDefinitionParser(ModuleConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("registry", new DubboBeanDefinitionParser(RegistryConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("monitor", new DubboBeanDefinitionParser(MonitorConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("provider", new DubboBeanDefinitionParser(ProviderConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("consumer", new DubboBeanDefinitionParser(ConsumerConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("protocol", new DubboBeanDefinitionParser(ProtocolConfig.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("service", new DubboBeanDefinitionParser(ServiceBean.class, true));
        registerBeanDefinitionParser("reference", new DubboBeanDefinitionParser(ReferenceBean.class, false));
        registerBeanDefinitionParser("annotation", new AnnotationBeanDefinitionParser());
    }
}

定义dubbo.xsd 文件

Bean解析机制