微服務架構 | 12.1 使用 Apache Dubbo 實現遠端通訊

多氯環己烷發表於2022-01-20
微服務架構Apache

目錄

前言

參考資料：
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 微服務原理與實戰》
《B站 尚矽谷 SpringCloud 框架開發教程 周陽》

Apache Dubbo 是一個分散式服務框架，主要實現多個系統之間的高效能、透明化呼叫；
Dubbo 相關內容筆者之前寫過一篇入門筆記：Dubbo快速上手筆記 - 環境與配置。入門筆記強調的是 Dubbo 的一些基本特性，以與 Zookeeper 的整合。因此這裡將重點放在 Dubbo 與 Spring Cloud 的聯絡、區別以及整合；

1. Dubbo 基礎知識

1.1 Dubbo 是什麼

  • Apache Dubbo 是一個分散式服務框架，主要實現多個系統之間的高效能、透明化呼叫；
  • 簡單來說它就是一個 RPC 框架，但是和普通的 RPC 框架不同的是，它提供了服務治理功能，比如服務註冊、監控、路由、容錯等；

1.2 Dubbo 的架構圖

Dubbo 基於消費端的自動服務發現能力

1.3 Spring Cloud 與 Dubbo 的區別

比較項 Dubbo Spring Cloud
通訊協議 基於 TCP 協議傳輸，使用 Netty 配合以Hession序列化完成RPC通訊 基於 HTTP 協議 + REST 介面呼叫遠端過程的通訊
服務呼叫方式 RPC REST API
定位 SOA 時代的產物 微服務架構時代
關注點 服務的重用性及解決資訊孤島問題；服務治理 解耦，降低業務之間的耦合度；微服務治理整套方案
模組 服務註冊中心、服務提供者、服務消費者、管控中心 分散式一站式框架
  • HTTP 請求會有更大的報文，佔的頻寬也會更多。但是 REST 相比 RPC 更為靈活，服務提供方和呼叫方的依賴只依靠一紙契約，不存在程式碼級別的強依賴，這在強調快速演化的微服務環境下，顯得更為合適；
  • 模組元件的具體比較如下：
元件 Dubbo Spring Cloud (Netflix)
註冊中心 以前是 Zookeeper，現在推廣 Nacos Spring Cloud Eureka
服務監控 Dubbo-monitor Spring Boot Admin
熔斷器 6種容錯模式 Spring Cloud Hystrix
負載均衡 4 種負載均衡策略 Spring Cloud Ribbon
服務降級 Mock 機制 Hystrix 的 @HystrixCommand 註解
閘道器 無 Spring Cloud Zuul
配置 無 Spring Cloud Config
服務跟蹤 無 Spring Cloud Sleuth
資料流 無 Spring Cloud Stream
批量任務 無 Spring Cloud Task
訊息匯流排 無 Spring Cloud Bus

1.4 Dubbo 的特點

  • 支援多種協議的服務釋出，預設是 dubbo://，還可以支援 rest://、webservice://、thrift:// 等；
  • 支援多種不同的註冊中心，如：Nacos、ZooKeeper、Redis，未來還將會支援 Consul、Eureka、Etcd 等；
  • 支援多種序列化技術，如：avro、fst、fastjson、hessian2、kryo 等；
  • 在服務治理方面的功能非常完善，如：叢集容錯、服務路由、負載均衡、服務降級、服務限流、服務監控、安全驗證等；
  • 中文文件；

1.5 Dubbo 的 6 種容錯模式

容錯模式 模式名稱 說明 適用場景
Failover Cluster 【預設】失敗自動切換 當服務呼叫失敗後，會切換到叢集中的其他機器進行重試，預設重試次數為2，通過屬性 retries=2 可以修改次數 通常用於讀操作（查），因為事務型操作會帶來資料重複問題
Failfast Cluster 快速失敗 當服務呼叫失敗後，立即報錯，也就是隻發起一次呼叫 通常用於一些冪等的寫操作（增刪改），比如新增資料；以避免在結果不確定的情況下導致資料重複插入的問題
Failsafe Cluster 失敗安全 出現異常時，直接忽略異常 使用 Failover Cluster(retries="0")，應對（增刪改）操作
Failback Cluster 失敗後自動回覆 服務呼叫出現異常時，在後臺記錄這條失敗的請求定時重發 適合用於訊息通知操作，保證這個請求一定傳送成功
Forking Cluster 並行提交 並行呼叫叢集中的多個服務，只要其中一個成功就返回。可以通過forks=2來設定最大並行數
Broadcast Cluster 廣播通知 廣播呼叫所有的服務提供者，任意一個服務報錯則表示服務呼叫失敗 通常用於通知所有的服務提供者更新快取或者本地資源資訊

  • 可以自行擴充套件容錯模式；

  • 配置也很簡單，在 @Service 介面裡新增一個 cluster 引數即可；

    @Service(cluster = "failfast") //更改容錯方式為快速失敗
public class TestServiceImpl implements TestService {
	@Override
	public String test() {
	    ...
	}
}

1.6 Dubbo 的 4 種負載均衡策略

負載均衡策略 策略名稱 說明
Random LoadBalance 隨機演算法 可以針對效能較好的伺服器設定較大的權重值，權重值越大，隨機的概率也會越大
RoundRobin LoadBalance 輪詢 按照公約後的權重設定輪詢比例
LeastActive LoadBalance 最少活躍呼叫 處理較慢的節點將會收到更少的請求
ConsistentHash LoadBalance 一致性Hash 相同引數的請求總是傳送到同一個服務提供者

  • 可以基於 Dubbo 中的 SPI 機制來擴充套件負載均衡策略；

  • 配置也很簡單，在 @Service 介面裡新增一個 loadbalance 引數即可；

    @Service(loadbalance = "roundrobin") //更改負載均衡策略為輪詢
public class TestServiceImpl implements TestService {
	@Override
	public String test() {
	    ...
	}
}

1.7 主機繫結規則

  • 主機繫結表示的是 Dubbo 服務對外發布的 IP 地址，預設情況下 Dubbo 會按照以下順序來查詢並繫結主機 IP 地址：
    • 查詢環境變數中 DUBBO_IP_TO_BIND 屬性配置的 IP 地址；
    • 查詢 dubbo.protocol.host 屬性配置的 IP 地址，預設是空，如果沒有配置或者IP地址不合法，則繼續往下查詢；
    • 通過 LocalHost.getHostAddress 獲取本機 IP 地址，如果獲取失敗，則繼續往下查詢；
    • 如果配置了註冊中心的地址，則使用 Socket 通訊連線到註冊中心的地址後，使用 for 迴圈通過 socket.getLocalAddress().getHostAddress() 掃描各個網路卡獲取網路卡 IP 地址；
  • 獲取的 IP 地址並不是寫入註冊中心的地址。預設情況下，寫入註冊中心的 IP 地址優先選擇環境變數中 DUBBO_IP_TO_REGISTRY 屬性配置的 IP 地址。在這個屬性沒有配置的情況下，才會選取前面獲得的 IP 地址並寫入註冊中心；
  • 問題：使用預設的主機繫結規則，可能會存在獲取的 P 地址不正確的情況；
    • 原因：Dubbo 檢測本地 IP 地址的策略是先呼叫 LocalHost.getHostAddress，這個方法的原理是通過獲取本機的 hostname 對映 IP 地址，如果它指向的是一個錯誤的 IP 地址，那麼這個錯誤的地址將會作為服務釋出的地址註冊到 ZooKeeper 節點上；
    • 解決方案：
      • 在 /etc/hosts 中配置機器名對應正確的 IP 地址對映；
      • 在環境變數中新增 DUBBO_IP_TO_BIND 或者 DUBBO_IP_TO_REGISTRY 屬性，Value 值為繫結的主機地址；
      • 通過 dubbo.protocolhost 設定主機地址；

2. 構建 Dubbo 服務提供方

2.1 構建服務介面模組

  • Dubbo 官方推薦把服務介面打成 Jar 包釋出到倉庫上；

  • 這樣服務消費者可以依賴該 Jar 包，通過介面呼叫方式完成遠端通訊。對於服務提供者來說，也需要依賴該 Jar 包完成介面的實現；

  • 做法如下：

  • 新建 spring-cloud-dubbo-sample-api 模組，新增 pom.xml 依賴檔案；

    <!-- Dubbo -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo</artifactId>
    <version>${dubbo.version}</version>
</dependency>

  • 在 service 包下新建介面：

    public interface TestService {
	String test(String message);
}

  • 執行 mvn install 命令將介面 jar 包安裝到本地倉庫；

2.2 新增 pom.xml 依賴檔案

<!-- Spring Cloud 核心包-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId>
</dependency>

<!-- Dubbo Spring Cloud Starter -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId>
</dependency>

<!-- Sample API 介面宣告-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId>
</dependency>

<!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
</dependency>

2.3 修改 application.yml 配置檔案

spring:
  application:
    name: spring-cloud-dubbo-provider
  cloud:
    zookeeper:
      discovery:
        register: true  #表示該服務要註冊進註冊中心
      connect-string: localhost:2181  #zookeeper 伺服器位置
dubbo:     
  protocol:
    name: dubbo
    port: 20880

2.4 在主程式類上新增註解

  • @DubboComponentScan：掃描主程式類所在包及其子包下的所有註解，將 @Servicr 註解下類註冊進容器裡；

2.5 實現 2.1 定義的介面

@Service
public class TestServiceImpl implements TestService {
    @Value("${dubbo.application.name}")
    private String serviceName;
    
	@Override
	public String test(String message) {
		return serviceName;
	}
}
  • 可以在 @Service 註解裡新增兩個屬性配置 cluster 和 loadbalance，分別用來配置容錯模式和負載均衡策略；
  • 詳情請見本篇《1.5 Dubbo 的 6 種容錯模式》和《1.6 Dubbo 的 4 種負載均衡策略》

3. 構建 Dubbo 服務消費方

3.1 新增 pom.xml 依賴檔案

  • 同服務提供方；
<!-- Spring Cloud 核心包-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId>
</dependency>

<!-- Dubbo Spring Cloud Starter -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId>
</dependency>

<!-- Sample API 介面宣告-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId>
</dependency>

<!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
</dependency>

3.2 修改 application.yml 配置檔案

spring:
  application:
    name: spring-cloud-dubbo-consumer
  cloud:
    zookeeper:
      discovery:
        register: false #表示該服務不要註冊進註冊中心
      connect-string: localhost:2181  
dubbo:     
  cloud:
    subscribed-services: spring-cloud-dubbo-provider  #表示服務呼叫者訂閱的服務提供方的應用名稱列表。預設值為“*”，不推薦使用預設值

3.3 修改業務類

  • 在服務類中使用 @Reference 註解注入 TestService 即可；
@RestController
public class TestController{
    @Reference 
    private TestService testService;
    
    @GetMapping("/message")
    public String testController(){
        return testService.test("message");
}

4. 在消費者端使用 Mock 配置實現服務降級

  • 在本示例中將對 2.1 中定義的 TestService 介面配置服務降級策略；
  • 降級策略的配置都是在基於服務消費者之上的；

4.1 為介面實現一種服務降級方法

public class MockTestService implements TestService {
	@Override
	public String test(String message) {
		return "當前無法訪問";
	}
}

4.2 給 @Reference 註解增加 mock 引數

@RestController
public class TestController{
    @Reference(mock = "com.dlhjw.springcloud.mock.MockTestService", cluster="failfast")
    private TestService testService;
    
    @GetMapping("/message")
    public String testController(){
        return testService.test("message");
}
  • 在 TestController 類中修改 @Reference 註解增加 mock 引數；
  • 其中設定了屬性 cluster="failfast"，因為預設的容錯策略會發起兩次重試，等待的時間較長；

5. Dubbo 使用 Zookeeper 作為註冊中心（Spring Boot）

5.1 下載 Zookeeper 伺服器

5.2 引入 pom.xml 依賴檔案

  • 服務提供者與服務消費者需要引入的依賴相同；
<!-- Zookeeper 相關依賴 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.5.3-beta</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>4.0.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>4.0.1</version>
</dependency>

<!-- Dubbo 相關依賴 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.5</version>
</dependency>

<!-- Spring Boot 依賴 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>

5.3 服務提供者

5.3.1 修改 application.yml 配置檔案

spring:
  application:
    name: springboot-dubbo-demo 
dubbo:
  #服務提供方的資訊
  application:
    name: springboot-provider      
  protocol:
    name: dubbo
    port: 20880
  registry:
    address: zookeeper://localhost:2181  #zookeeper地址
  #scan:
    #base-packages: com.dlhjw.dubbo.service.impl  #指定 Dubbo 服務實現類的掃描基準包，作用等同於 主程式類上的 @DubboComponentScan

5.3.2 在主程式類上新增註解

  • @DubboComponentScan：作用同 Spring Boot 的 @ComponentScan，不過這裡要掃描 Dubbo 提供的 @Service 註解；
  • @DubboComponentScan(basePackages = "com.dlhjw.dubbo.service.impl")
  • 如果上面 application 中已經做了配置，這裡可以不用新增；

5.3.3 編寫業務類

  • 建立介面及其實現類：
public interface TestService {
    void testDubbo();
}

@Service(version = "1.0.0",timeout = 3000)
public class TestServiceImpl implements TestService{
    @Override
    public void testDubbo() {
    }
}
  • 注意：@Service 註解是 com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service 包下的；

5.4 服務消費者

5.4.1 修改 application.yml 配置檔案

dubbo:
  #服務消費方的資訊
  application:
    name: springboot-consumer 
  registry:
    #zookeeper地址
    address: zookeeper://localhost:2181

5.4.2 在主程式類上新增註解

5.4.3 編寫業務類

  • 這裡直接在 controller 介面裡直接呼叫服務提供者提供的 TestService 即可；
@Reference(version = "1.0.0",timeout = 300)
private TestService testService;
  • @Reference 註解可以獲得一個遠端代理物件；

6. Dubbo 使用 Nacos 作為註冊中心（Spring Boot）

  • 這裡僅使用到了 Spring Boot 的自動配置；
  • 這裡僅提供服務提供者的示例，服務消費者類似；

6.1 下載 Nacos 伺服器

6.2 工程結構

  • 新建一個父工程 spring-cloud-nacos-sample，包含兩個模組：nacos-sample-api 和 nacos-sample-provider；
  • 在 nacos-sample-api 中宣告介面；
public interface IHelloService{
    String sayHello(String name);
}

6.3 引入 pom.xml 依賴檔案

  • 在 nacos-sample-provider 中新增依賴檔案：
<!-- 介面定義類 -->
<dependency>
  <groupId>com.gupaoedu.book.nacos</groupId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  <artifactId>nacos-sample-api</artifactId>
</dependency>
<!-- Nacos 的 starter 元件 -->
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
  <artifactId>nacos-discovery-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>0.2.4</version>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>com.alibaba.spring</groupId>
      <artifactId>spring-context-support</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>
<!-- Dubbo 的 starter 元件 -->
<dependency>
  <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
  <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>2.7.5</version>
</dependency>

6.4 修改 application.yml 配置檔案

dubbo:
  application:
    name: spring-boot-dubbo-nacos-sample 
  registry:
    address: nacos://127.0.0.1:8848  #基於 Nacos 協議
  protocol: 
    name: dubbo
    port: 20880

6.5 在主程式類上新增註解

  • @DubboComponentScan：dubbo 的包掃描註解；

6.6 編寫業務類

  • 實現 6.2 中定義的介面；
@Service 
public class HelloServiceImpl implements IHelloService{
    @Override 
    public String sayHello(String name){
        return "He1lo World:"+name;
    }
}

6.7 啟動測試

  • 啟動服務，訪問 Nacos 控制檯，進入“服務管理” -> “服務列表”，可以看到所有註冊在 Nacos 上的服務；

7. Dubbo 使用 Nacos 作為註冊中心（Spring Cloud）

  • 這裡僅提供服務提供者的示例，服務消費者類似；

7.1 下載 Nacos 伺服器

7.2 工程結構

  • 新建一個父工程 spring-cloud-nacos-sample，包含兩個模組：spring-cloud-nacos-sample-api 和 spring-cloud-nacos-sample-provider；
  • 在 nacos-sample-api 中宣告介面；
public interface IHelloService{
    String sayHello(String name);
}

7.3 新增 pom.xml 依賴

  • 在父工程中顯示宣告依賴的指定版本；
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
  <version>Greenwich.SR2</version>
  <type>pom</type>
  <scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
  <version>2.1.11.RELEASE</version>
  <type>pom</type>
  <scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
  <version>2.1.1.RELEASE</version>
  <type>pom</type>
  <scope>import</scope>
</dependency>
  • 在 spring-cloud-nacos-sample-provider 中新增依賴檔案：
<!-- Spring Cloud 核心包 -->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-context</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>

<!-- Spring Cloud 的 Dubbo 依賴 -->
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId>
</dependency>

<!-- api 模組 -->
<dependency>
  <groupId>com.gupaoedu.book.springcloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

<!-- 基於 Nacos 的服務註冊與發現 -->
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-context</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-context</artifactId>
  <version>2.1.1.RELEASE</version>
</dependency>

7.4 新增 application.yml 依賴檔案

  • 與 Spring Boot 這整合方式的主要區別就在 pom.xml 配置檔案和 application.yml 依賴檔案；
spring: 
  application: 
    name: spring-cloud-nacos-sample 
  cloud: 
    nacos: 
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848  #Nacos 服務註冊中心地址

dubbo: 
  scan: 
    base-packages: com.gupaoedu.book.nacos.bootstrap  #功能等同於 @DubboComponentScan   
  protocol: 
    name: dubbo
    port: 20880
  registry:
    address: spring-cloud://localhost  #將服務掛載到 Spring Cloud 註冊中心

7.5 主程式類上無需額外註解

7.6 編寫業務類

  • 實現 7.2 中定義的介面即可；
@Service 
public class HelloServiceImpl implements IHelloService{
    @Override 
    public String sayHello(String name){
        return "He1lo World:"+name;
    }
}

最後

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微服務架構 | 12.1 使用 Apache Dubbo 實現遠端通訊

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