2017年------阿里大神帶你詳解Dubbo架構設計

JAVA全棧發表於2017-11-21

一、Dubbo的設計角色

(1)系統角色
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。1
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。
(2)呼叫關係
服務容器負責啟動,載入,執行服務提供者。
服務提供者在啟動時,向註冊中心註冊自己提供的服務。
服務消費者在啟動時,向註冊中心訂閱自己所需的服務。
註冊中心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,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。
服務消費者和提供者,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
二、Dubbo是如何架構的

Dubbo的總體架構如圖所示:

框架分層架構中,各個層次的設計要點:
服務介面層(Service):該層是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。
三、Dubbo的底層實現

(1)協議支援
Dubbo支援多種協議,如下所示:
Dubbo協議 Hessian協議
HTTP協議 RMI協議
WebService協議
Thrift協議 Memcached協議 Redis協議
在通訊過程中,不同的服務等級一般對應著不同的服務質量,那麼選擇合適的協議便是一件非常重要的事情。你可以根據你應用的建立來選擇。例如,使用RMI協議,一般會受到防火牆的限制,所以對於外部與內部進行通訊的場景,就不要使用RMI協議,而是基於HTTP協議或者Hessian協議。
(2)預設使用Dubbo協議
連線個數:單連線
連線方式:長連線
傳輸協議:TCP
傳輸方式:NIO非同步傳輸
序列化:Hessian二進位制序列化
適用範圍:傳入傳出引數資料包較小(建議小於100K),消費者比提供者個數多,單一消費者無法壓滿提供者,儘量不要使用dubbo協議傳輸大檔案或超大字串
使用場景:常規遠端服務方法呼叫
從上面的適用範圍總結,dubbo適合小資料量大併發的服務呼叫,以及消費者機器遠大於生產者機器數的情況,不適合傳輸大資料量的服務比如檔案、視訊等,除非請求量很低。
(3)Dubbo原始碼模組圖
Dubbo以包結構來組織各個模組,各個模組及其關係,如圖所示:

可以通過Dubbo的程式碼(使用Maven管理)組織,與上面的模組進行比較。簡單說明各個包的情況:
dubbo-common 公共邏輯模組,包括Util類和通用模型。
dubbo-remoting 遠端通訊模組,相當於Dubbo協議的實現,如果RPC用RMI協議則不需要使用此包。
dubbo-rpc 遠端呼叫模組,抽象各種協議,以及動態代理,只包含一對一的呼叫,不關心叢集的管理。
dubbo-cluster 叢集模組,將多個服務提供方偽裝為一個提供方,包括:負載均衡、容錯、路由等,叢集的地址列表可以是靜態配置的,也可以是由註冊中心下發。
dubbo-registry 註冊中心模組,基於註冊中心下發地址的叢集方式,以及對各種註冊中心的抽象。
dubbo-monitor 監控模組,統計服務呼叫次數,呼叫時間的,呼叫鏈跟蹤的服務。
dubbo-config 配置模組,是Dubbo對外的API,使用者通過Config使用Dubbo,隱藏Dubbo所有細節。
dubbo-container 容器模組,是一個Standalone的容器,以簡單的Main載入Spring啟動,因為服務通常不需要Tomcat/JBoss等Web容器的特性,沒必要用Web容器去載入服務。
四、服務暴露和消費的詳細過程

(1)服務提供者暴露一個服務的詳細過程
服務提供者暴露服務的主過程:

首先ServiceConfig類拿到對外提供服務的實際類ref(如:HelloWorldImpl),然後通過ProxyFactory類的getInvoker方法使用ref生成一個AbstractProxyInvoker例項,
到這一步就完成具體服務到Invoker的轉化。接下來就是Invoker轉換到Exporter的過程。
Dubbo處理服務暴露的關鍵就在Invoker轉換到Exporter的過程(如上圖中的紅色部分),下面我們以Dubbo和RMI這兩種典型協議的實現來進行說明:
Dubbo的實現
Dubbo協議的Invoker轉為Exporter發生在DubboProtocol類的export方法,它主要是開啟socket偵聽服務,並接收客戶端發來的各種請求,通訊細節由Dubbo自己實現。
RMI的實現
RMI協議的Invoker轉為Exporter發生在RmiProtocol類的export方法,
它通過Spring或Dubbo或JDK來實現RMI服務,通訊細節這一塊由JDK底層來實現,這就省了不少工作量。
(2)服務消費者消費一個服務的詳細過程
服務消費的主過程:

首先ReferenceConfig類的init方法呼叫Protocol的refer方法生成Invoker例項(如上圖中的紅色部分),這是服務消費的關鍵。
接下來把Invoker轉換為客戶端需要的介面(如:HelloWorld)。
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