RPC框架dubbo架构原理及使用说明
1、Dubbo是什么
官方定义html
DUBBO是一个分布式服务框架，致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，是阿里巴巴SOA服务化治理方案的核心框架，天天为2,000+个服务提供3,000,000,000+次访问量支持，并被普遍应用于阿里巴巴集团的各成员站点。前端
详细理解，就是java
Dubbo是阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可经过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，能够和spring框架无缝集成。是一个分布式服务框架，以及SOA治理方案。其功能主要包括：高性能NIO通信及多协议集成，服务动态寻址与路由，软负载均衡与容错，依赖分析与降级等。 git
这里有几个专业名词：1.RPC，2.分布式，3.SOA，若是这几个名词有不懂的，可能理解起来就有点吃力，要回去作功课了。github
通俗理解，就是在分布式系统中的一种RPC技术，经过Dubbo能够实现系统或应用之间的通讯，实现应用间的解耦合（或者最大限度地松耦合）等。算法
2、Dubbo的由来
1.背景
随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的垂直应用架构已没法应对，分布式服务架构以及流动计算架构势在必行，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。spring
单一应用架构数据库
当网站流量很小时，只需一个应用，将全部功能都部署在一块儿，以减小部署节点和成本。缓存
此时，用于简化增删改查工做量的 数据访问框架(ORM) 是关键。安全
垂直应用架构
当访问量逐渐增大，单一应用增长机器带来的加速度愈来愈小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提高效率。
此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。
分布式服务架构
当垂直应用愈来愈多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，做为独立的服务，逐渐造成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。
此时，用于提升业务复用及整合的 分布式服务框架(RPC) 是关键。
流动计算架构
当服务愈来愈多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增长一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提升集群利用率。
此时，用于提升机器利用率的 资源调度和治理中心(SOA) 是关键。
2.需求
在大规模服务化以前，应用可能只是经过RMI或Hessian等工具，简单的暴露和引用远程服务，经过配置服务的URL地址进行调用，经过F5等硬件进行负载均衡。
(1) 当服务愈来愈多时，服务URL配置管理变得很是困难，F5硬件负载均衡器的单点压力也愈来愈大。
此时须要一个服务注册中心，动态的注册和发现服务，使服务的位置透明。
并经过在消费方获取服务提供方地址列表，实现软负载均衡和Failover，下降对F5硬件负载均衡器的依赖，也能减小部分红本。
(2) 当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪一个应用要在哪一个应用以前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。
这时，须要自动画出应用间的依赖关系图，以帮助架构师理清理关系。
(3) 接着，服务的调用量愈来愈大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务须要多少机器支撑？何时该加机器？
为了解决这些问题，第一步，要将服务如今天天的调用量，响应时间，都统计出来，做为容量规划的参考指标。
其次，要能够动态调整权重，在线上，将某台机器的权重一直加大，并在加大的过程当中记录响应时间的变化，直到响应时间到达阀值，记录此时的访问量，再以此访问量乘以机器数反推总容量。
以上是Dubbo最基本的几个需求，更多服务治理问题参见：
http://code.alibabatech.com/blog/experience_1402/service-governance-process.html
3.架构设计图
节点角色说明：
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: 统计服务的调用次调和调用时间的监控中心。
Container: 服务运行容器。
调用关系说明：
0. 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
1. 服务提供者在启动时，向注册中心注册本身提供的服务。
2. 服务消费者在启动时，向注册中心订阅本身所需的服务。
3. 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者，若是有变动，注册中心将基于长链接推送变动数据给消费者。
4. 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，若是调用失败，再选另外一台调用。
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。
4.Dubbo的整体架构
Dubbo框架设计一共划分了10个层，而最上面的Service层是留给实际想要使用Dubbo开发分布式服务的开发者实现业务逻辑的接口层。图中左边淡蓝背景的为服务消费方使用的接口，右边淡绿色背景的为服务提供方使用的接口， 位于中轴线上的为双方都用到的接口。
下面，结合Dubbo官方文档，咱们分别理解一下框架分层架构中，各个层次的设计要点：
服务接口层（Service）：该层是与实际业务逻辑相关的，根据服务提供方和服务消费方的业务设计对应的接口和实现。 配置层（Config）：对外配置接口，以ServiceConfig和ReferenceConfig为中心，能够直接new配置类，也能够经过spring解析配置生成配置类。 服务代理层（Proxy）：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。 服务注册层（Registry）：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和RegistryService。可能没有服务注册中心，此时服务提供方直接暴露服务。 集群层（Cluster）：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和LoadBalance。将多个服务提供方组合为一个服务提供方，实现对服务消费方来透明，只须要与一个服务提供方进行交互。 监控层（Monitor）：RPC调用次数和调用时间监控，以Statistics为中心，扩展接口为MonitorFactory、Monitor和MonitorService。 远程调用层（Protocol）：封将RPC调用，以Invocation和Result为中心，扩展接口为Protocol、Invoker和Exporter。Protocol是服务域，它是Invoker暴露和引用的主功能入口，它负责Invoker的生命周期管理。Invoker是实体域，它是Dubbo的核心模型，其它模型都向它靠扰，或转换成它，它表明一个可执行体，可向它发起invoke调用，它有多是一个本地的实现，也多是一个远程的实现，也可能一个集群实现。 信息交换层（Exchange）：封装请求响应模式，同步转异步，以Request和Response为中心，扩展接口为Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient和ExchangeServer。 网络传输层（Transport）：抽象mina和netty为统一接口，以Message为中心，扩展接口为Channel、Transporter、Client、Server和Codec。 数据序列化层（Serialize）：可复用的一些工具，扩展接口为Serialization、 ObjectInput、ObjectOutput和ThreadPool。
从上图能够看出，Dubbo对于服务提供方和服务消费方，从框架的10层中分别提供了各自须要关心和扩展的接口，构建整个服务生态系统（服务提供方和服务消费方自己就是一个以服务为中心的）。
根据官方提供的，对于上述各层之间关系的描述，以下所示：
> 在RPC中，Protocol是核心层，也就是只要有Protocol + Invoker + Exporter就能够完成非透明的RPC调用，而后在Invoker的主过程上Filter拦截点。 > 图中的Consumer和Provider是抽象概念，只是想让看图者更直观的了解哪些类分属于客户端与服务器端，不用Client和Server的缘由是Dubbo在不少场景下都使用Provider、Consumer、Registry、Monitor划分逻辑拓普节点，保持统一律念。 > 而Cluster是外围概念，因此Cluster的目的是将多个Invoker假装成一个Invoker，这样其它人只要关注Protocol层Invoker便可，加上Cluster或者去掉Cluster对其它层都不会形成影响，由于只有一个提供者时，是不须要Cluster的。 > Proxy层封装了全部接口的透明化代理，而在其它层都以Invoker为中心，只有到了暴露给用户使用时，才用Proxy将Invoker转成接口，或将接口实现转成Invoker，也就是去掉Proxy层RPC是能够Run的，只是不那么透明，不那么看起来像调本地服务同样调远程服务。 > 而Remoting实现是Dubbo协议的实现，若是你选择RMI协议，整个Remoting都不会用上，Remoting内部再划为Transport传输层和Exchange信息交换层，Transport层只负责单向消息传输，是对Mina、Netty、Grizzly的抽象，它也能够扩展UDP传输，而Exchange层是在传输层之上封装了Request-Response语义。 > Registry和Monitor实际上不算一层，而是一个独立的节点，只是为了全局概览，用层的方式画在一块儿。
5.设计的优点
(1) 连通性：
注册中心负责服务地址的注册与查找，至关于目录服务，服务提供者和消费者只在启动时与注册中心交互，注册中心不转发请求，压力较小
监控中心负责统计各服务调用次数，调用时间等，统计先在内存汇总后每分钟一次发送到监控中心服务器，并以报表展现
服务提供者向注册中心注册其提供的服务，并汇报调用时间到监控中心，此时间不包含网络开销
服务消费者向注册中心获取服务提供者地址列表，并根据负载算法直接调用提供者，同时汇报调用时间到监控中心，此时间包含网络开销
注册中心，服务提供者，服务消费者三者之间均为长链接，监控中心除外
注册中心经过长链接感知服务提供者的存在，服务提供者宕机，注册中心将当即推送事件通知消费者
注册中心和监控中心所有宕机，不影响已运行的提供者和消费者，消费者在本地缓存了提供者列表
注册中心和监控中心都是可选的，服务消费者能够直连服务提供者
(2) 健状性：
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，注册中心仍能经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，将自动切换到另外一台
注册中心所有宕掉后，服务提供者和服务消费者仍能经过本地缓存通信
服务提供者无状态，任意一台宕掉后，不影响使用
服务提供者所有宕掉后，服务消费者应用将没法使用，并没有限次重连等待服务提供者恢复
(3) 伸缩性：
注册中心为对等集群，可动态增长机器部署实例，全部客户端将自动发现新的注册中心
服务提供者无状态，可动态增长机器部署实例，注册中心将推送新的服务提供者信息给消费者
(4) 升级性：
当服务集群规模进一步扩大，带动IT治理结构进一步升级，须要实现动态部署，进行流动计算，现有分布式服务架构不会带来阻力：
3、如何使用Dubbo
因为Dubbo无缝的集成了spring，因此咱们使用起来仍是很方便的，
本地服务：(Spring配置)
local.xml
<bean id=“xxxService” class=“com.xxx.XxxServiceImpl” /> <bean id=“xxxAction” class=“com.xxx.XxxAction”> <property name=“xxxService” ref=“xxxService” /> </bean>
远程服务：(Spring配置)
在本地服务的基础上，只需作简单配置，便可完成远程化：
将上面的local.xml配置拆分红两份，将服务定义部分放在服务提供方remote-provider.xml，将服务引用部分放在服务消费方remote-consumer.xml。
并在提供方增长暴露服务配置<dubbo:service>，在消费方增长引用服务配置<dubbo:reference>。
以下：
服务提供者：remote-provider.xml
<bean id=“xxxService” class=“com.xxx.XxxServiceImpl” /> <!-- 和本地服务同样实现远程服务 --> <dubbo:service interface=“com.xxx.XxxService” ref=“xxxService” /> <!-- 增长暴露远程服务配置 -->
服务消费者：remote-consumer.xml
<dubbo:reference id=“xxxService” interface=“com.xxx.XxxService” /> <!-- 增长引用远程服务配置 --> <bean id=“xxxAction” class=“com.xxx.XxxAction”> <!-- 和本地服务同样使用远程服务 --> <property name=“xxxService” ref=“xxxService” /> </bean>
Dubbo采用全Spring配置方式，透明化接入应用，对应用没有任何API侵入，只需用Spring加载Dubbo的配置便可，Dubbo基于Spring的Schema扩展进行加载。
1.示例
服务提供者
定义服务接口: (该接口需单独打包，在服务提供方和消费方共享)
package com.alibaba.dubbo.demo;
public interface DemoService {
String sayHello(String name);
}
在服务提供方实现接口：(对服务消费方隐藏实现)
package com.alibaba.dubbo.demo.provider;
import com.alibaba.dubbo.demo.DemoService;
public class DemoServiceImpl implements DemoService {
public String sayHello(String name) {
return "Hello " + name;
}
}
用Spring配置声明暴露服务：provider.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd"> <!-- 提供方应用信息，用于计算依赖关系 --> <dubbo:application name="hello-world-app" /> <!-- 使用multicast广播注册中心暴露服务地址 --> <dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" /> <!-- 用dubbo协议在端口暴露服务 --> <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" /> <!-- 声明须要暴露的服务接口 --> <dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" ref="demoService" /> <!-- 和本地bean同样实现服务 --> <bean id="demoService" class="com.alibaba.dubbo.demo.provider.DemoServiceImpl" /> </beans>
加载Spring配置：
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
public class Provider {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"http://10.20.160.198/wiki/display/dubbo/provider.xml"});
context.start();
System.in.read(); // 按任意键退出
}
}
服务消费者
经过Spring配置引用远程服务：consumer.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd"> <!-- 消费方应用名，用于计算依赖关系，不是匹配条件，不要与提供方同样 --> <dubbo:application name="consumer-of-helloworld-app" /> <!-- 使用multicast广播注册中心暴露发现服务地址 --> <dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" /> <!-- 生成远程服务代理，能够和本地bean同样使用demoService --> <dubbo:reference id="demoService" interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" /> </beans>
加载Spring配置，并调用远程服务：(也可使用IoC注入)
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import com.alibaba.dubbo.demo.DemoService;
public class Consumer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"http://10.20.160.198/wiki/display/dubbo/consumer.xml"});
context.start();
DemoService demoService = (DemoService)context.getBean("demoService"); // 获取远程服务代理
String hello = demoService.sayHello("world"); // 执行远程方法
System.out.println( hello ); // 显示调用结果
}
}
2.其余广播方式
示例中使用的是multicast广播暴露和发现服务的，固然还有其余的方式，如今使用最多的是ZooKeeper
若是使用ZooKeeper则配置修改成：
<dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" /> 替换为 <dubbo:registry protocol="zookeeper" address="192.168.17.129:2181,192.168.17.129:2182,192.168.17.129:2183" /> 或者 <dubbo:registry address="zookeeper://192.168.17.129:2181?backup=192.168.17.129:2182,192.168.17.129:2183" />
服务提供者和服务消费者作相同的修改
3.说明
以上是Dubbo的XML配置，Dubbo还支持属性配置，注解配置，API配置，下面介绍下API配置，另外两种配置方式，感兴趣的朋友能够去Dubbo官网去看下：Dubbo
若是不想使用Spring配置，而但愿经过API的方式进行调用（官方不推荐）则
(1) 服务提供者：
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ApplicationConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.RegistryConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ProviderConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ServiceConfig;
import com.xxx.XxxService;
import com.xxx.XxxServiceImpl;
// 服务实现
XxxService xxxService = new XxxServiceImpl();
// 当前应用配置
ApplicationConfig application = new ApplicationConfig();
application.setName("xxx");
// 链接注册中心配置
RegistryConfig registry = new RegistryConfig();
registry.setAddress("10.20.130.230:9090");
registry.setUsername("aaa");
registry.setPassword("bbb");
// 服务提供者协议配置
ProtocolConfig protocol = new ProtocolConfig();
protocol.setName("dubbo");
protocol.setPort();
protocol.setThreads();
// 注意：ServiceConfig为重对象，内部封装了与注册中心的链接，以及开启服务端口
// 服务提供者暴露服务配置
ServiceConfig<XxxService> service = new ServiceConfig<XxxService>(); // 此实例很重，封装了与注册中心的链接，请自行缓存，不然可能形成内存和链接泄漏
service.setApplication(application);
service.setRegistry(registry); // 多个注册中心能够用setRegistries()
service.setProtocol(protocol); // 多个协议能够用setProtocols()
service.setInterface(XxxService.class);
service.setRef(xxxService);
service.setVersion("1.0.0");
// 暴露及注册服务
service.export();
(2) 服务消费者：
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ApplicationConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.RegistryConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ConsumerConfig;
import com.alibaba.dubbo.rpc.config.ReferenceConfig;
import com.xxx.XxxService;
// 当前应用配置
ApplicationConfig application = new ApplicationConfig();
application.setName("yyy");
// 链接注册中心配置
RegistryConfig registry = new RegistryConfig();
registry.setAddress("10.20.130.230:9090");
registry.setUsername("aaa");
registry.setPassword("bbb");
// 注意：ReferenceConfig为重对象，内部封装了与注册中心的链接，以及与服务提供方的链接
// 引用远程服务
ReferenceConfig<XxxService> reference = new ReferenceConfig<XxxService>(); // 此实例很重，封装了与注册中心的链接以及与提供者的链接，请自行缓存，不然可能形成内存和链接泄漏
reference.setApplication(application);
reference.setRegistry(registry); // 多个注册中心能够用setRegistries()
reference.setInterface(XxxService.class);
reference.setVersion("1.0.0");
// 和本地bean同样使用xxxService
XxxService xxxService = reference.get(); // 注意：此代理对象内部封装了全部通信细节，对象较重，请缓存复用
4、Dubbo的一些相关疑问
1.Dubbo适用于哪些场景？
当网站变大后，不可避免的须要拆分应用进行服务化，以提升开发效率，调优性能，节省关键竞争资源等。
当服务愈来愈多时，服务的URL地址信息就会爆炸式增加，配置管理变得很是困难，F5硬件负载均衡器的单点压力也愈来愈大。
当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪一个应用要在哪一个应用以前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。
接着，服务的调用量愈来愈大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务须要多少机器支撑？何时该加机器？等等……
在遇到这些问题时，均可以用Dubbo来解决。
可参见：Dubbo的背景及需求
2.Dubbo的需求和依赖状况？
Dubbo运行JDK1.5之上，缺省依赖javassist、netty、spring等包，但不是必须依赖，经过配置Dubbo可不依赖任何三方库运行。
可参见：用户指南 - 依赖
3.Dubbo的性能如何？
Dubbo经过长链接减小握手，经过NIO及线程池在单链接上并发拼包处理消息，经过二进制流压缩数据，比常规HTTP等短链接协议更快。在阿里巴巴内部，天天支撑2000多个服务，30多亿访问量，最大单机支撑天天近1亿访问量。
可参见：Dubbo性能测试报告
4.和淘宝HSF相比，Dubbo的特色是什么？
Dubbo比HSF的部署方式更轻量，HSF要求使用指定的JBoss等容器，还须要在JBoss等容器中加入sar包扩展，对用户运行环境的侵入性大，若是你要运行在Weblogic或Websphere等其它容器上，须要自行扩展容器以兼容HSF的ClassLoader加载，而Dubbo没有任何要求，可运行在任何Java环境中。
Dubbo比HSF的扩展性更好，很方便二次开发，一个框架不可能覆盖全部需求，Dubbo始终保持平等对待第三方理念，即全部功能，均可以在不修改Dubbo原生代码的状况下，在外围扩展，包括Dubbo本身内置的功能，也和第三方同样，是经过扩展的方式实现的，而HSF若是你要加功能或替换某部分实现是很困难的，好比支付宝和淘宝用的就是不一样的HSF分支，由于加功能时改了核心代码，不得不拷一个分支单独发展，HSF现阶段就算开源出来，也很难复用，除非对架构重写。
HSF依赖比较多内部系统，好比配置中心，通知中心，监控中心，单点登陆等等，若是要开源还须要作不少剥离工做，而Dubbo为每一个系统的集成都留出了扩展点，并已梳理干清全部依赖，同时为开源社区提供了替代方案，用户能够直接使用。
Dubbo比HSF的功能更多，除了ClassLoader隔离，Dubbo基本上是HSF的超集，Dubbo也支持更多协议，更多注册中心的集成，以适应更多的网站架构。
5.Dubbo在安全机制方面是如何解决的？
Dubbo主要针对内部服务，对外的服务，阿里有开放平台来处理安全和流控，因此Dubbo在安全方面实现的功能较少，基本上只防君子不防小人，只防止误调用。
Dubbo经过Token令牌防止用户绕过注册中心直连，而后在注册中心上管理受权。Dubbo还提供服务黑白名单，来控制服务所容许的调用方。
可参见：Dubbo的令牌验证
原文连接：http://www.cnblogs.com/study-everyday/p/6742350.html
- 1. Dubbo(一) RPC框架架构理解
- 2. RPC框架的实现原理，及RPC架构组件详解
- 3. Spark原理框架说明
- 4. Zookeeper+Dubbo 搭建RPC框架架构原理详述
- 5. RPC框架Dubbo学习 --- Dubbo架构与实战（架构篇）
- 6. RPC框架（二） - Dubbo
- 7. dubbo架构及原理
- 8. dubbo框架原理
- 9. RPC框架与Dubbo完整使用
- 10. WebX框架使用说明
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