浅谈服务治理、微服务与Service Mesh：Dubbo的前世今生

本文将为大家介绍当下最流行的服务治理、微服务等相关内容，从服务治理、SOA、微服务到最新的服务网格（Service Mesh）进行综合介绍和分析。易商阜极自2017年开始积极引进微服务的理念，并运用于多个项目实践中，为项目升级改造带来了显著效果。本文将以Dubbo为例，向大家介绍SOA、服务治理等概念，以及Dubbo的基础知识和最新发展情况。

SOA与服务治理

SOA（面向服务的体系结构）概念由来已久，在10多年前便开始进入到我们广大软件开发者的视线中。SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。SOA可以看作是B/S模型、Web Service技术之后的自然延伸。

服务治理，也称为SOA治理，是指用来管理SOA的采用和实现的过程。以下是在2006年时IBM对于服务治理要点的总结：

• 服务定义（服务的范围、接口和边界）
• 服务部署生命周期（各个生命周期阶段）
• 服务版本治理（包括兼容性）
• 服务迁移（启用和退役）
• 服务注册中心（依赖关系）
• 服务消息模型（规范数据模型）
• 服务监视（进行问题确定）
• 服务所有权（企业组织）
• 服务测试（重复测试）
• 服务安全（包括可接受的保护范围）

限于当时的技术发展水平，广大软件设计与开发人员对于SOA和服务治理的技术认知还主要停留在Web Service和ESB总线等技术和规范上，并没有真正在软件开发中得以充分落地。

Dubbo开源

直到2011年10月27日，阿里巴巴开源了自己的SOA服务化治理方案的核心框架Dubbo，服务治理和SOA的设计理念开始逐渐在国内软件行业中落地，并被广泛应用。

Dubbo作为阿里巴巴内部的SOA服务化治理方案的核心框架，在2012年时已经每天为2000+个服务提供3,000,000,000+次访问量支持，并被广泛应用于阿里巴巴集团的各成员站点。Dubbo自2011年开源后，已被许多非阿里系公司使用，其中既有当当网、网易考拉等互联网公司，也有中国人寿、青岛海尔等传统企业。

Dubbo简介

Dubbo是一个高性能服务框架，致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案，使得应用可通过高性能RPC实现服务的输出和输入功能，和Spring框架可以无缝集成。

作为一个分布式服务框架，以及SOA治理方案，Dubbo其功能主要包括：高性能NIO通讯及多协议集成，服务动态寻址与路由，软负载均衡与容错，依赖分析与服务降级等。Dubbo最大的特点是按照分层的方式来架构，使用这种方式可以使各个层之间解耦合（或者最大限度地松耦合）。从服务模型的角度来看，Dubbo采用的是一种非常简单的模型，要么是提供方提供服务，要么是消费方消费服务，所以基于这一点可以抽象出服务提供方（Provider）和服务消费方（Consumer）两个角色。

Dubbo包含远程通讯、集群容错和自动发现三个核心部分。提供透明化的远程方法调用，实现像调用本地方法一样调用远程方法，只需简单配置，没有任何API侵入。同时具备软负载均衡及容错机制，可在内网替代F5等硬件负载均衡器，降低成本，减少单点。可以实现服务自动注册与发现，不再需要写死服务提供方地址，注册中心基于接口名查询服务提供者的IP地址，并且能够平滑添加或删除服务提供者。

下图来自Dubbo官网，描述了服务注册中心、服务提供方、服务消费方、服务监控中心之间的调用关系，具体如下图所示：

节点角色说明：

调用关系说明：

1. 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
2. 服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
3. 服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
4. 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。
5. 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，如果调用失败，再选另一台调用。
6. 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。

Dubbo总体架构

Dubbo框架设计共划分了10层，最上面的Service层是留给实际使用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。

各层说明：

• Config配置层：对外配置接口，以ServiceConfig、ReferenceConfig为中心，可以直接初始化配置类，也可以通过Spring解析配置生成配置类。
• Proxy服务代理层：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。
• Registry注册中心层：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、RegistryService。
• Cluster路由层：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、LoadBalance。
• Monitor监控层：RPC调用次数和调用时间监控，以Statistics为中心，扩展接口为MonitorFactory、Monitor、MonitorService。
• Protocol远程调用层：封将RPC调用，以Invocation、Result为中心，扩展接口为Protocol、Invoker、Exporter。
• Exchange信息交换层：封装请求响应模式，同步转异步，以Request、Response为中心，扩展接口为Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient、ExchangeServer。
• Transport网络传输层：抽象MINA和Netty为统一接口，以Message为中心，扩展接口为Channel、Transporter、Client、Server、Codec。
• Serialize数据序列化层：可复用的一些工具，扩展接口为Serialization、ObjectInput、ObjectOutput、ThreadPool。

模块分包

各模块说明：

• dubbo-common公共逻辑模块：包括Util类和通用模型。
• dubbo-remoting远程通讯模块：相当于Dubbo协议的实现，如果RPC用 RMI协议则不需要使用此包。
• dubbo-rpc远程调用模块：抽象各种协议，以及动态代理，只包含一对一的调用，不关心集群的管理。
• dubbo-cluster集群模块：将多个服务提供方伪装为一个提供方，包括：负载均衡、容错、路由等，集群的地址列表可以是静态配置的，也可以是由注册中心下发。
• dubbo-registry注册中心模块：基于注册中心下发地址的集群方式，以及对各种注册中心的抽象。
• dubbo-monitor监控模块：统计服务调用次数、调用时间的、调用链跟踪的服务。
• dubbo-config配置模块：是Dubbo对外的API，用户通过Config使用Dubbo，隐藏Dubbo所有细节。
• dubbo-container容器模块：是一个Standlone的容器，以简单的Main加载Spring启动，因为服务通常不需要Tomcat/JBoss等Web容器的特性，没必要用Web容器去加载服务。

协议支持

• Dubbo协议（默认协议）
• Hessian协议
• HTTP协议
• RMI协议
• WebService协议
• Thrift协议
• Memcached协议
• Redis协议

注册中心

（1）Multicast注册中心：

Multicast注册中心不需要启动任何中心节点，只要广播地址一样，就可以互相发现。组播受网络结构限制，只适合小规模应用或开发阶段使用。组播地址段：224.0.0.0 - 239.255.255.255。

（2）ZooKeeper注册中心（推荐）：

ZooKeeper是Apacahe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，可用于生产环境。

对上图流程说明如下：

1. 服务提供者（Provider）启动时，向/dubbo/com.foo.BarService/providers目录下写入URL。
2. 服务消费者（Consumer）启动时，订阅/dubbo/com.foo.BarService/providers目录下的URL，向/dubbo/com.foo.BarService/consumers目录下写入自己的URL。
3. 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。

（3）Redis注册中心：

阿里内部并没有采用Redis做为注册中心，而是使用自己实现的基于数据库的注册中心，即：Redis注册中心并没有在阿里内部长时间运行的可靠性保障，此Redis桥接实现只为开源版本提供，其可靠性依赖于Redis本身的可靠性。

（4）Simple注册中心：

Simple注册中心本身就是一个普通的Dubbo服务，可以减少第三方依赖，使整体通讯方式一致。只是简单实现，不支持集群，可作为自定义注册中心的参考，但不适合直接用于生产环境。

远程通信与信息交换

远程通信需要指定通信双方所约定的协议，在保证通信双方理解协议语义的基础上，还要保证高效、稳定的消息传输。Dubbo继承了当前主流的网络通信框架，主要包括如下几个：

• Mina
• Netty（默认）
• Grizzly

停止维护

从2012年10月23日Dubbo 2.5.3发布后，在Dubbo开源将满一周年之际，阿里基本停止了对Dubbo的主要升级。只在之后的2013年和2014年更新过2次对Dubbo 2.4的维护版本，然后停止了所有维护工作。Dubbo对Srping的支持也停留在了Spring 2.5.6版本上。

分支出现

在阿里停止维护和升级Dubbo期间，当当网开始维护自己的Dubbo分支版本Dubbox，支持了新版本的Spring，并对外开源了Dubbox。同时，网易考拉也维护了自己的独立分支Dubbok，可惜并未对外开源。

重获新生

经过多年漫长的等待，随着微服务的火热兴起，在国内外开发者对阿里不再升级维护Dubbo的吐槽声中，阿里终于开始重新对Dubbo的升级和维护工作。在2017年9月7日 ，阿里发布了Dubbo的2.5.4版本，距离上一个版本2.5.3发布已经接近快5年时间了。在随后的几个月中，阿里Dubbo开发团队以差不多每月一版本的速度开始快速升级迭代，修补了Dubbo老版本多年来存在的诸多bug，并对Spring等组件的支持进行了全面升级。

分支合并

在2018年1月8日，Dubbo 2.6.0版本发布，新版本将之前当当网开源的Dubbo分支Dubbox进行了合并，实现了Dubbo版本的统一整合。

Dubbo与Spring Cloud

阿里巴巴负责主导了 Dubbo 重启维护的研发工程师刘军在接受采访时表示：当前由于 RPC 协议、注册中心元数据不匹配等问题，在面临微服务基础框架选型时Dubbo与Spring Cloud是只能二选一，这也是为什么大家总是拿Dubbo和Spring Cloud做对比的原因之一。Dubbo之后会积极寻求适配到Spring Cloud生态，比如作为Spring Cloud的二进制通信方案来发挥Dubbo的性能优势，或者Dubbo通过模块化以及对http的支持适配到Spring Cloud。

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