Dubbo原理

Posted 2022-09-03 fanguangdexiaoyuer

Dubbo篇之(一)：实现原理及架构详解

Dubbo的由来及解决的问题

单一应用框架（ORM）

当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能如下单支付等都部署在一起，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。

缺点：单一的系统架构，使得在开发过程中，占用的资源越来越多，而且随着流量的增加越来越难以维护。

垂直应用框架（MVC）

垂直应用架构解决了单一应用架构所面临的扩容问题，流量能够分散到各个子系统当中，且系统的体积可控，一定程度上降低了开发人员之间协同以及维护的成本，提升了开发效率。 

此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。

缺点：但是在垂直架构中相同逻辑代码需要不断的复制，不能复用。 

分布式应用架构（RPC）

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。

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。

流动计算架构（SOA）

随着服务化的进一步发展，服务越来越多，服务之间的调用和依赖关系也越来越复杂，诞生了面向服务的架构体系(SOA)，也因此衍生出了一系列相应的技术，如对服务提供、服务调用、连接处理、通信协议、序列化方式、服务发现、服务路由、日志输出等行为进行封装的服务框架。

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) 是关键。

电商系统的演变（架构演变）

解决的问题

透明化的远程方法调用，底层封装了 Java NIO 通信框架 Netty、序列化及反序列化框架、以及应用层提供线程池和消息调度，使业务可以快速的实现跨进程的远程通信，就像调用本地服务那样去调用远程服务，而不需要关系底层的通信细节，例如链路的闪断、失败重试等，极大的提高了应用的开发效率。

软负载均衡及容错机制，可以在内网替代 F5 等硬件负载均衡器，降低成本，减少单点。

服务自动注册与发现，基于服务注册中心的订阅发布机制，不再需要写死服务提供方地址，注册中心基于接口名查询服务提供者的ip地址，并且能够平滑添加或删除服务提供者。

服务治理，包括服务注册、服务降级、访问控制、动态配置路由规则、权重调节、负载均衡。

Spring 框架无缝集成、配置化发布服务。

Dubbo工作原理

节点说明

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

总体调用过程

0. 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者，通过 main 函数初始化 Spring 上下文，根据服务提供者配置的XML文件将服务按照指定的协议发布，完成服务化的初始化工作。

1. 服务提供者在启动时，根据配置的服务注册中心地址连接服务注册中心，将服务提供者信息发布到注册中心，向注册中心注册自己提供的服务。

2. 服务消费者在启动时，消费者根据服务消费者XML配置文件的服务引用信息，连接到注册中心，向注册中心订阅自己所需的服务。

3. 服务注册中心根据服务订阅的关系，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最新的服务地址信息给消费者。

4. 服务消费者调用远程服务时，根据路由策略，从本地缓存的服务提供者地址列表中选择选一台提供者进行，然后根据协议类型建立链路，跨进程调用服务提供者，如果调用失败，再选另一台调用。

5. 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。

初始化细节--解析服务

1. 基于dubbo.jar内的Meta-inf/spring.handlers配置，spring在遇到dubbo名称空间时，会回调DubboNamespaceHandler类。

2. 所有的dubbo标签，都统一用DubboBeanDefinitionParser进行解析，基于一对一属性映射，将XML标签解析为Bean对象。生产者或者消费者初始化的时候，会 将Bean对象转会为url格式，将所有Bean属性转成url的参数。 然后将URL传给Protocol扩展点，基于扩展点的Adaptive机制，根据URL的协议头，进行不同协议的服务暴露和引用。

初始化细节--暴露服务

a、 直接暴露服务端口
在没有使用注册中心的情况，这种情况一般适用在开发环境下，服务的调用这和提供在同一个IP上，只需要打开服务的端口即可。 即，当配置 or ServiceConfig解析出的URL的格式为： Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0 基于扩展点的Adaptiver机制，通过URL的“dubbo：//”协议头识别，直接调用DubboProtocol的export（）方法，打开服务端口。

b、向注册中心暴露服务：
和上一种的区别：需要将服务的IP和端口一同暴露给注册中心。 ServiceConfig解析出的url格式为： registry://registry-host/com.alibaba.dubbo.registry.RegistryService?export=URL.encode(“dubbo://service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0”)
基于扩展点的Adaptive机制，通过URL的“registry：//”协议头识别，调用RegistryProtocol的export方法，将export参数中的提供者URL先注册到注册中心，再重新传给Protocol扩展点进行暴露： Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0

初始化细节--引用服务

a、直接引用服务：
在没有注册中心的，直连提供者情况下， ReferenceConfig解析出的URL格式为： Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0
基于扩展点的Adaptive机制，通过url的“dubbo：//”协议头识别，直接调用DubboProtocol的refer方法，返回提供者引用。

b、从注册中心发现引用服务：
此时，ReferenceConfig解析出的URL的格式为： ?registry://registry-host/com.alibaba.dubbo.registry.RegistryService?refer=URL.encode(“consumer://consumer-host/com.foo.FooService?version=1.0.0”)
基于扩展点的Apaptive机制，通过URL的“registry：//”协议头识别，就会调用RegistryProtocol的refer方法，基于refer参数总的条件，查询提供者URL，如： Dubbo：//service-host/com.xxx.TxxService?version=1.0.0
基于扩展点的Adaptive机制，通过提供者URL的“dubbo：//”协议头识别，就会调用DubboProtocol的refer（）方法，得到提供者引用。 然后RegistryProtocol将多个提供者引用，通过Cluster扩展点，伪装成单个提供这引用返回。

客户端具体调用过程

1. client一个线程调用远程接口，生成一个唯一的ID（比如一段随机字符串，UUID等），Dubbo是使用AtomicLong从0开始累计数字的

2. 将打包的方法调用信息（如调用的接口名称，方法名称，参数值列表等），和处理结果的回调对象callback，全部封装在一起，组成一个对象object

3. 向专门存放调用信息的全局ConcurrentHashMap里面put(ID, object)

4. 将ID和打包的方法调用信息封装成一对象connRequest，使用iosession.write(connRequest)异步发送出去

5. 当前线程再使用callback的get()方法试图获取远程返回的结果，在get()内部，则使用synchronized获取回调对象callback的锁， 再先检测是否已经获取到结果，如果没有，然后调用callback的wait()方法，释放callback上的锁，让当前线程处于等待状态。

6. 服务端接收到请求并处理后，将结果（此结果中包含了前面的ID，即回传）发送给客户端，客户端socket连接上专门监听消息的线程收到消息，分析结果，取到ID，再从前面的ConcurrentHashMap里面get(ID)，从而找到callback，将方法调用结果设置到callback对象里。

7. 监听线程接着使用synchronized获取回调对象callback的锁（因为前面调用过wait()，那个线程已释放callback的锁了），再notifyAll()，唤醒前面处于等待状态的线程继续执行（callback的get()方法继续执行就能拿到调用结果了），至此，整个过程结束。

伪代码如下：

public Object get() 
        synchronized (this)  // 旋锁
            while (!isDone)  // 是否有结果了
                wait(); //没结果是释放锁，让当前线程处于等待状态
            
        



private void setDone(Response res) 
        this.res = res;
        isDone = true;
        synchronized (this)  //获取锁，因为前面wait()已经释放了callback的锁了
            notifyAll(); // 唤醒处于等待的线程
        

------当前线程怎么让它“暂停”，等结果回来后，再向后执行？

先生成一个对象obj，在一个全局map里put(ID,obj)存放起来，再用synchronized获取obj锁，再调用obj.wait()让当前线程处于等待状态，然后另一消息监听线程等到服 务端结果来了后，再map.get(ID)找到obj，再用synchronized获取obj锁，再调用obj.notifyAll()唤醒前面处于等待状态的线程。