聊聊Dubbo（三）：架構原理

猿碼道發表於2019-03-03

無論是Dubbo還是Dubbox，包括在之前《聊聊Dubbo（一）：為何選擇》中介紹的其他框架，其本質都是遠端呼叫框架，而對於遠端呼叫如果沒有分散式的需求，其實是不需要用這麼重的框架，只有在分散式的時候，才有Dubbo這樣的分散式服務框架的需求，說白了就是個遠端服務呼叫的分散式框架，其重點在於分散式的治理。那Dubbox這樣的框架在分散式治理方面帶來了哪些核心功能呢？

1 Dubbo核心功能

Remoting:遠端通訊，提供對多種NIO框架抽象封裝，包括“同步轉非同步”和“請求-響應”模式的資訊交換方式。
Cluster: 服務框架，提供基於介面方法的透明遠端過程呼叫，包括多協議支援，以及軟負載均衡，失敗容錯，地址路由，動態配置等叢集支援。
Registry: 服務註冊中心，基於註冊中心目錄服務，使服務消費方能動態的查詢服務提供方，使地址透明，使服務提供方可以平滑增加或減少機器。

對於以上的3個核心功能，Dubbo有涉及到哪些元件角色，來協作完成分散式治理的呢？

2 Dubbo元件角色

元件角色	說明
Provider	暴露服務的服務提供方
Consumer	呼叫遠端服務的服務消費方
Registry	服務註冊與發現的註冊中心
Monitor	統計服務的呼叫次調和呼叫時間的監控中心
Container	服務執行容器

呼叫關係說明：

服務容器Container負責啟動，載入，執行服務提供者。

服務提供者Provider在啟動時，向註冊中心註冊自己提供的服務。

服務消費者Consumer在啟動時，向註冊中心訂閱自己所需的服務。

註冊中心Registry返回服務提供者地址列表給消費者，如果有變更，註冊中心將基於長連線推送變更資料給消費者。

服務消費者Consumer，從提供者地址列表中，基於軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫，如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫。

服務消費者Consumer和提供者Provider，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘傳送一次統計資料到監控中心Monitor。

3 Dubbo總體架構

上面介紹給出的都是抽象層面的元件關係，可以說是縱向的以服務模型的元件分析，其實Dubbo最大的特點是按照分層的方式來架構，使用這種方式可以使各個層之間解耦合（或者最大限度地鬆耦合）。所以，我們橫向以分層的方式來看下Dubbo的架構，如圖所示：

Dubbo框架設計一共劃分了10個層，而最上面的Service層是留給實際想要使用Dubbo開發分散式服務的開發者實現業務邏輯的介面層。圖中左邊淡藍背景的為服務消費方使用的介面，右邊淡綠色背景的為服務提供方使用的介面，位於中軸線上的為雙方都用到的介面。

下面，結合Dubbo官方文件，我們分別理解一下框架分層架構中，各個層次的設計要點：

服務介面層（Service）：與實際業務邏輯相關的，根據服務提供方和服務消費方的業務設計對應的介面和實現。
配置層（Config）：對外配置介面，以ServiceConfig和ReferenceConfig為中心，可以直接new配置類，也可以通過Spring解析配置生成配置類。
服務代理層（Proxy）：服務介面透明代理，生成服務的客戶端Stub和伺服器端Skeleton，以ServiceProxy為中心，擴充套件介面為ProxyFactory。
服務註冊層（Registry）：封裝服務地址的註冊與發現，以服務URL為中心，擴充套件介面為RegistryFactory、Registry和RegistryService。可能沒有服務註冊中心，此時服務提供方直接暴露服務。
叢集層（Cluster）：封裝多個提供者的路由及負載均衡，並橋接註冊中心，以Invoker為中心，擴充套件介面為Cluster、Directory、Router和LoadBalance。將多個服務提供方組合為一個服務提供方，實現對服務消費方來透明，只需要與一個服務提供方進行互動。
監控層（Monitor）：RPC呼叫次數和呼叫時間監控，以Statistics為中心，擴充套件介面為MonitorFactory、Monitor和MonitorService。
遠端呼叫層（Protocol）：封將RPC呼叫，以Invocation和Result為中心，擴充套件介面為Protocol、Invoker和Exporter。Protocol是服務域，它是Invoker暴露和引用的主功能入口，它負責Invoker的生命週期管理。Invoker是實體域，它是Dubbo的核心模型，其它模型都向它靠擾，或轉換成它，它代表一個可執行體，可向它發起invoke呼叫，它有可能是一個本地的實現，也可能是一個遠端的實現，也可能一個叢集實現。
資訊交換層（Exchange）：封裝請求響應模式，同步轉非同步，以Request和Response為中心，擴充套件介面為Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient和ExchangeServer。
網路傳輸層（Transport）：抽象mina和netty為統一介面，以Message為中心，擴充套件介面為Channel、Transporter、Client、Server和Codec。
資料序列化層（Serialize）：可複用的一些工具，擴充套件介面為Serialization、 ObjectInput、ObjectOutput和ThreadPool。

從上圖可以看出，Dubbo對於服務提供方和服務消費方，從框架的10層中分別提供了各自需要關心和擴充套件的介面，構建整個服務生態系統（服務提供方和服務消費方本身就是一個以服務為中心的）。

根據官方提供的，對於上述各層之間關係的描述，如下所示：

在RPC中，Protocol是核心層，也就是隻要有Protocol + Invoker + Exporter就可以完成非透明的RPC呼叫，然後在Invoker的主過程上Filter攔截點。

圖中的Consumer和Provider是抽象概念，只是想讓看圖者更直觀的瞭解哪些類分屬於客戶端與伺服器端，不用Client和Server的原因是Dubbo在很多場景下都使用Provider、Consumer、Registry、Monitor劃分邏輯拓普節點，保持統一概念。

而Cluster是外圍概念，所以Cluster的目的是將多個Invoker偽裝成一個Invoker，這樣其它人只要關注Protocol層Invoker即可，加上Cluster或者去掉Cluster對其它層都不會造成影響，因為只有一個提供者時，是不需要Cluster的。

Proxy層封裝了所有介面的透明化代理，而在其它層都以Invoker為中心，只有到了暴露給使用者使用時，才用Proxy將Invoker轉成介面，或將介面實現轉成Invoker，也就是去掉Proxy層RPC是可以Run的，只是不那麼透明，不那麼看起來像調本地服務一樣調遠端服務。

而Remoting實現是Dubbo協議的實現，如果你選擇RMI協議，整個Remoting都不會用上，Remoting內部再劃為Transport傳輸層和Exchange資訊交換層，Transport層只負責單向訊息傳輸，是對Mina、Netty、Grizzly的抽象，它也可以擴充套件UDP傳輸，而Exchange層是在傳輸層之上封裝了Request-Response語義。

Registry和Monitor實際上不算一層，而是一個獨立的節點，只是為了全域性概覽，用層的方式畫在一起。