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分布式RPC框架Apache Dubbo
1. 软件架构的演进过程
软件架构的发展经历了由单体架构、垂直架构、SOA架构到微服务架构的演进过程
1.1 单体架构
架构说明:
全部功能集中在一个项目内
架构优点
架构简单,前期开发成本低、开发周期短,适合小型项目。
架构缺点
全部功能集成在一个工程中,对于大型项目不易开发、扩展和维护。
技术栈受限,只能使用一种语言开发。
系统性能扩展只能通过扩展集群节点,成本高。
这个商城网站性能要扩展的话,需要把整个项目作为集群节点进行扩展,集群的扩展成本非常高,不能做到有针对性的扩展,比如双十一期间,用户模块和物流模块压力比较小,而订单模块压力大,只需要扩展订单模块,但由于是单体架构,只能整体扩展。
1.2 垂直架构
架构说明:
将单体项目垂直拆分(按照业务进行切割),形成多个小的单体项目,每一个单体项目可以使用不同的语言。
架构优点:
技术栈可扩展(不同系统可以用不同的编程语言编写,物流系统使用java,CRM系统使用py)。
架构缺点
功能集中在一个项目中,不利于开发、扩展、维护。
系统扩张只能通过集群的方式。(需要分别将整个系统部署成集群)
项目之间功能冗余、数据冗余、耦合性强。
1.3 SOA架构
SOA全称为Service-Oriented Architecture,即面向服务的架构。它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件(服务)进行分布式部署、组合和使用。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进程中。
站在功能的角度,把业务逻辑抽象成可复用的服务,通过服务的编排实现业务的快速再生,目的:把原先固有的业务功能转变为通用的业务服务,实现业务逻辑的快速复用。
架构说明:
将重复功能或模块抽取成组件的形式,对外提供服务,在项目与服务之间使用ESB(企业服务总线)的形式作为通信的桥梁。避免了垂直架构中业务功能的冗余。相对于微服务来说,SOA的服务划分是粗粒度的,微服务可以视为去中心化的SOA架构
架构优点:
重复功能或模块抽取为服务,提高开发效率。
可重用性高。
可维护性高。
架构缺点:
各系统之间业务不同,很难确认功能或模块是重复的。
抽取服务的粒度大。
系统和服务之间耦合度高。
1.4 微服务架构
在常用的软件开发架构是微服务,微服务架构中两个代表性的框架是SpringCloud、Dubbo。
Dubbo相对比较简单,运行快一些,但微服务治理功能没有springcloud多,没有那么专业
架构说明:
将系统服务层完全独立出来,抽取为一个一个的微服务。
抽取的粒度更细,遵循单一原则。
采用轻量级框架协议传输。
架构优点:
服务拆分粒度更细,有利于提高开发效率。
可以针对不同服务制定对应的优化方案。(比如双十一订单服务压力大,可以针对该服务做优化扩容)
适用于互联网时代,产品迭代周期更短
架构缺点:
粒度太细导致服务太多,维护成本高。
分布式系统开发的技术成本高,对团队的挑战大。
2. Apache Dubbo概述
2.1 Dubbo简介
什么是RPC?
RPC全称为remote procedure call,即远程过程调用。比如两台服务器A和B,A服务器上部署一个应用,B服务器上部署一个应用,A服务器上的应用想调用B服务器上的应用提供的方法,由于两个应用不在一个内存空间,不能直接调用,所以需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。
需要注意的是RPC并不是一个具体的技术,而是指整个网络远程调用过程
RPC是一个泛化的概念,严格来说一切远程过程调用手段都属于RPC范畴。各种开发语言都有自己的RPC框架。Java中的RPC框架比较多,广泛使用的有RMI、Hessian、Dubbo等。
Dubbo官网地址:http://dubbo.apache.org
Dubbo提供了三大核心能力:面向接口的远程方法调用,智能容错和负载均衡,以及服务自动注册和发现。
Dubbo简介
Apache Dubbo是一款高性能的Java RPC框架。其前身是阿里巴巴公司开源的、轻量级的开源Java RPC框架,可以和Spring框架无缝集成,2018年阿里巴巴把这个框架捐献给了apache基金会
2.2 Dubbo架构
节点角色说明:
虚线都是异步访问,实线都是同步访问 蓝色虚线:在启动时完成的功能 红色虚线(实线)都是程序运行过程中执行的功能
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,向注册中心注册自己提供的服务。
2. 服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务。
3. 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者,如果有变更,注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者。
4. 服务消费者,从提供者地址列表中,基于负载均衡算法,选一台提供者进行调用,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。
3. 服务注册中心Zookeeper
通过前面的Dubbo架构图可以看到,Registry(服务注册中心)在其中起着至关重要的作用。Dubbo官方推荐使用Zookeeper作为服务注册中心。
3.1 Zookeeper介绍
Zookeeper 是 Apache Hadoop 的子项目,是一个树型的目录服务,支持变更推送,适合作为 Dubbo 服务的注册中心,工业强度较高,可用于生产环境,并推荐使用 。
Zookeeper树型目录服务
流程说明:
服务提供者(Provider)启动时: 向 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下写入自己的
URL 地址
服务消费者(Consumer)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下的提供者
URL 地址。并向 /dubbo/com.foo.BarService/consumers 目录下写入自己的 URL 地址
监控中心(Monitor)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService 目录下的所有提供者和消费者
URL 地址
3.2 安装Zookeeper
下载地址:http://archive.apache.org/dist/zookeeper/
Zookeeper版本为3.4.6
安装步骤:
第一步:安装 jdk(略)
第二步:把 zookeeper 的压缩包(zookeeper-3.4.6.tar.gz)上传到 linux 系统
第三步:解压缩压缩包 tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz
tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr表示解压到/usr中
第四步:进入zookeeper-3.4.6目录,创建data目录 mkdir data
第五步:进入conf目录 ,把zoo_sample.cfg 改名为zoo.cfg cd conf mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
第六步:打开zoo.cfg文件, 修改data属性:dataDir=/usr/zookeeper-3.4.6/data
3.3 启动、停止Zookeeper
进入Zookeeper的bin目录,启动服务命令 ./zkServer.sh start
停止服务命令 ./zkServer.sh stop
查看服务状态: ./zkServer.sh status
客户端连接 ./zkCli.sh 没有ip则默认连接本地zookeeper
输入?查看所有命令
zookeeper是java写的,通过jps查看zookeeper进程,进程号21650
查看zookeeper网络端口 netstat -tunpl
端口号2181
4. Dubbo快速入门
Dubbo作为一个RPC框架,其最核心的功能就是要实现跨网络的远程调用。创建两个应用,一个作为服务提供方,一个作为服务的消费方。通过Dubbo来实现服务消费方远程调用服务提供方的方法
4.1 服务提供方开发
(1)创建maven工程(打包方式为war)dubbo-provider,在pom.xml文件中导入如下坐标
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>org.example</groupId>
<artifactId>dubbo-provider</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
<!--打包方式为war-->
<packaging>war</packaging>
<properties>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
<spring.version>5.0.5.RELEASE</spring.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-beans</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-webmvc</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-jdbc</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-aspects</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-jms</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context-support</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<!-- dubbo相关 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>dubbo</artifactId>
<version>2.6.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
<version>3.4.6</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
<artifactId>zkclient</artifactId>
<version>0.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>javassist</groupId>
<artifactId>javassist</artifactId>
<version>3.12.1.GA</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.2.47</version>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>2.3.2</version>
<configuration>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
</configuration>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
<artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
<configuration>
<!-- 指定端口 -->
<port>8081</port>
<!-- 请求路径 -->
<path>/</path>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
(2)配置web.xml文件
先如此生成webapp/WEB-INF后再web.xml的生成
(3)创建服务接口
(4)创建服务实现类
注意:服务实现类上使用的Service注解是Dubbo提供的,用于对外发布服务
(5)在src/main/resources下创建applicationContext-service.xml ,用来向zookeeper注册服务
<?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:p="http://www.springframework.org/schema/p"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/mvc
http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd
http://code.alibabatech.com/schema/dubbo
http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd
http://www.springframework.org/schema/context
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
<!-- 当前应用名称,用于注册中心计算应用间依赖关系,注意:消费者和提供者应用名不要一样 -->
<dubbo:application name="dubbo-provider" />
<!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址-->
<dubbo:registry address="zookeeper://192.168.153.136:2181"/>
<!-- 注册 协议和port -->
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20881"></dubbo:protocol>
<!-- 扫描指定包,加入@Service注解的类会被发布为服务 -->
<dubbo:annotation package="com.cbw.service.impl" />
</beans>
(6)启动服务
tomcat7:run
zookeeper中查看dubbo-provider服务是否注册到zookeeper中
连接客户端
已经存在一个服务HelloService
4.2 服务消费方开发
(1)创建maven工程(打包方式为war)dubbo-consumer,pom.xml配置和上面服务提供者相同,只需要将Tomcat插件的端口号改为8082即可
(2)配置web.xml文件
在main/webapp/WEB-INF/web.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
version="4.0">
<context-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>classpath:applicationContext*.xml</param-value>
</context-param>
<listener>
<listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>
<servlet>
<!--服务消费方需要springmvc的controller调用,所以需要DispatcherServlet入口组件的配置-->
<servlet-name>springmvc</servlet-name>
<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
<!-- 指定加载的配置文件 ,通过参数contextConfigLocation加载 -->
<init-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>classpath:applicationContext-web.xml</param-value>
</init-param>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>springmvc</servlet-name>
<url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>
(3)将服务提供者工程中的HelloService接口复制到当前工程
(4)编写Controller
注意:Controller中注入的HelloService使用的是Dubbo提供的@Reference注解,dubbo通过远程来获取service接口的远程代理对象,所以需要将服务提供方的service接口消费方也要有一份。
(5)在src/main/resources下创建applicationContext-web.xml,内容与提供方一样
(6)运行测试
分别先后启动服务的提供方和消费方
tomcat7:run启动
在浏览器输入http://localhost:8082/demo/hello?name=cbw,查看浏览器输出结果
思考一:上面的Dubbo入门案例中我们是将HelloService接口从服务提供者工程
(dubbo-provider)复制到服务消费者工程(dubbo-consumer)中,这种做法是否合适?还有没有更好的方式?
答:这种做法显然是不好的,同一个接口被复制了两份,不利于后期维护。更好的方式是单独创建一个maven工程,将此接口创建在这个maven工程中。需要依赖此接口的工程只需要在自己工程的
pom.xml文件中引入maven坐标即可。
思考二:在服务消费者工程(dubbo-consumer)中只是引用了HelloService接口,并没有提供实现类,Dubbo是如何做到远程调用的?
答:Dubbo底层是基于代理技术为HelloService接口创建代理对象,远程调用是通过此代理对象完成的。可以通过开发工具的debug功能查看此代理对象的内部结构。另外,Dubbo实现网络传输底层是基于Netty框架完成的。
思考三:上面的Dubbo入门案例中我们使用Zookeeper作为服务注册中心,服务提供者需要将自己的服务信息注册到Zookeeper,服务消费者需要从Zookeeper订阅自己所需要的服务,此时Zookeeper服务就变得非常重要了,那如何防止Zookeeper单点故障呢?
答:Zookeeper其实是支持集群模式的,可以配置Zookeeper集群来达到Zookeeper服务的高可用,防止出现单点故障。
5. Dubbo管理控制台
我们在开发时,需要知道Zookeeper注册中心都注册了哪些服务,有哪些消费者来消费这些服务。我们可以通过部署一个管理中心来实现。其实管理中心就是一个web应用,部署到tomcat即可。
5.1 安装
安装步骤:
(1)将资料中的dubbo-admin-2.6.0.war文件复制到tomcat的webapps目录下
(2)启动tomcat,此war文件会自动解压
(3)修改WEB-INF下的dubbo.properties文件,注意dubbo.registry.address对应的值需要对应当前使用的Zookeeper的ip地址和端口号
dubbo.registry.address=zookeeper://192.168.134.129:2181 dubbo.admin.root.password=root
dubbo.admin.guest.password=guest
(4)重启tomcat
或者直接修改后缀为.zip,然后直接解压,再修改
下面启动tomcat来启动dubbo控制台
5.2 使用
(1)访问http://localhost:8080/dubbo-admin-2.6.0/,输入用户名(root)和密码(root)
(2)启动服务提供者工程和服务消费者工程,可以在查看到对应的信息
6. Dubbo相关配置说明
6.1 包扫描
服务提供者和服务消费者都需要配置,表示包扫描,作用是扫描指定包(包括子包)下的类。
如果不使用包扫描,也可以通过如下配置的方式来发布服务:
作为服务消费者,可以通过如下配置来引用服务:
上面这种方式发布和引用服务,一个配置项(dubbo:service、dubbo:reference)只能发布或者引用一个服务,如果有多个服务,这种方式就比较繁琐了。
推荐使用包扫描方式,只需要dubbo的@Service注解发布服务,@reference注解注入远程服务的代理对象。
6.2 协议
一般在服务提供者一方配置,可以指定使用的协议名称和端口号。
其中Dubbo支持的协议有:dubbo、rmi、hessian、http、webservice、rest、redis等。
推荐使用的是dubbo协议。
dubbo 协议采用单一长连接和 NIO 异步通讯,适合于小数据量大并发的服务调用,以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。不适合传送大数据量的服务,比如传文件,传视频等,除非请求量很低。
也可以在同一个工程中配置多个协议,不同服务可以使用不同的协议,例如:
<!-- 多协议配置 -->
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
<dubbo:protocol name="rmi" port="1099" />
<!-- 使用dubbo协议暴露服务 -->
<dubbo:service interface="com.lxs.api.HelloService" ref="helloService" protocol="dubbo" />
<!-- 使用rmi协议暴露服务 -->
<dubbo:service interface="com.lxs.api.DemoService" ref="demoService" protocol="rmi" />
6.3 负载均衡
负载均衡(Load Balance):其实就是将请求分摊到多个节点上进行执行,从而共同完成工作任务。
在集群负载均衡时,Dubbo 提供了多种均衡策略(包括随机、轮询、最少活跃调用数、一致性
Hash),缺省为random随机调用。
配置负载均衡策略,既可以在服务提供者一方配置,也可以在服务消费者一方配置,如下:
可以通过启动多个服务提供者来观察Dubbo负载均衡效果。
注意:因为我们是在一台机器上启动多个服务提供者,所以需要修改tomcat的端口号和Dubbo服务的端口号来防止端口冲突。(单个服务只需要多次修改tomcat和dubbo端口后启动就可以生成多个节点)
在实际生产环境中,多个服务提供者是分别部署在不同的机器上,所以不存在端口冲突问题
7. 解决Dubbo无法发布被事务代理的Service问题
dubbo在实际开发中经常会碰到的一个问题:
我们如果在服务提供者类上加入@Transactional事务控制注解后,服务就发布不成功了。原因是事务控制的底层原理是为服务提供者类创建代理对象,而默认情况下Spring是基于JDK动态代理方式创建代理对象,而此代理对象的完整类名为com.sun.proxy.$Proxy42(最后两位数字不是固定的),导致Dubbo在发布服务前进行包匹配时无法完成匹配,进而没有进行服务的发布。因为代理后它的包变了。
7.1 问题展示
服务提供者dubbo-provider工程基础上进行展示
!--数据源-->
<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource" destroy-method="close">
<property name="username" value="root" />
<property name="password" value="root" />
<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
<property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test" />
</bean>
<!-- 事务管理器 -->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
<property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>
<!--开启事务控制的注解支持-->
<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>