🙃 Dubbo 架构及工作原理

💡 Dubbo 除了能够应用在分布式系统中，也可以应用在现在比较火的微服务系统中。不过，由于 Spring Cloud 在微服务中应用更加广泛，所以，我觉得一般我们提 Dubbo 的话，大部分是分布式系统的情况。

1. 为什么要使用 Dubbo

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无法应对，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。

① 单一应用架构

当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，**用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)**是关键。

② 垂直应用架构

当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，提升效率的方法之一是将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。此时，**用于加速前端页面开发的Web框架(MVC)**是关键。

③ 分布式服务架构

当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，**用于提高业务复用及整合的分布式服务框架(RPC)**是关键。

④ 流动计算架构

当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，**用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)**是关键。

2. Dubbo 架构

① 架构图

② 节点角色说明

对于服务提供方，它需要发布服务，而且由于应用系统的复杂性，服务的数量、类型也不断膨胀；

对于服务消费方，它最关心如何获取到它所需要的服务，而面对复杂的应用系统，需要管理大量的服务调用。

而且，对于服务提供方和服务消费方来说，他们还有可能兼具这两种角色，即既需要提供服务，有需要消费服务。

通过将服务统一管理起来，可以有效地优化内部应用对服务发布/使用的流程和管理。服务注册中心可以通过特定协议来完成服务对外的统一。

③ 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。

④ Dubbo 架构特点

Dubbo 架构具有以下几个特点，分别是连通性、健壮性、伸缩性、以及向未来架构的升级性

Ⅰ 连通性

• 👍 注册中心负责服务地址的注册与查找，相当于目录服务，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，并以报表展示
• 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连接，监控中心除外
• 👍 注册中心通过长连接感知服务提供者的存在，服务提供者宕机，注册中心将立即推送事件通知消费者
• 👍 注册中心和监控中心全部宕机，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，服务消费者可以直连服务提供者

Ⅱ 健壮性

• 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，注册中心仍能通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，将自动切换到另一台
• 👍 注册中心 (Zookeeper) 全部宕掉后，服务提供者和服务消费者仍能通过本地缓存通讯
• 👍 服务提供者无状态，任意一台宕掉后，不影响使用
• 👍 服务提供者全部宕掉后，服务消费者应用将无法使用，并无限次重连等待服务提供者恢复

Ⅲ 伸缩性

• 注册中心为对等集群，可动态增加机器部署实例，所有客户端将自动发现新的注册中心
• 服务提供者无状态，可动态增加机器部署实例，注册中心将推送新的服务提供者信息给消费者

Ⅳ 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，需要实现动态部署，进行流动计算，现有分布式服务架构不会带来阻力。下图是未来可能的一种架构：

节点角色说明：

3. Dubbo 工作原理

图中从下至上分为十层，各层均为单向依赖，右边的黑色箭头代表层之间的依赖关系，每一层都可以剥离上层被复用，其中，Service 和 Config 层为 API，其它各层均为 SPI（框架接口规范）。

💡 比如你有个接口，现在这个接口有 3 个实现类，那么在系统运行的时候对这个接口到底选择哪个实现类呢？这就需要 SPI 了，需要根据指定的配置或者是默认的配置，去找到对应的实现类加载进来，然后用这个实现类的实例对象。

举个栗子:

你有一个接口 A。A1/A2/A3 分别是接口 A 的不同实现。你通过配置 接口 A = 实现 A2 ，那么在系统实际运行的时候，会加载你的配置，用实现 A2 实例化一个对象来提供服务。

各层说明：

• 第一层：service层，接口层，给服务提供者和消费者来实现的
• 第二层：config层，配置层，主要是对dubbo进行各种配置的
• 第三层：proxy层，服务接口透明代理，生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton
• 第四层：registry层，服务注册层，负责服务的注册与发现
• 第五层：cluster层，集群层，封装多个服务提供者的路由以及负载均衡，将多个实例组合成一个服务
• 第六层：monitor层，监控层，对 rpc 接口的调用次数和调用时间进行监控
• 第七层：protocol层，远程调用层，封装 rpc 调用
• 第八层：exchange层，信息交换层，封装请求响应模式，同步转异步
• 第九层：transport层，网络传输层，抽象 mina 和 netty 为统一接口
• 第十层：serialize层，数据序列化层，网络传输需要

📚 References

• Apache Dubbo 官方文档
• dubbo-dev-book (gitbooks.io)
• Github - Advanced Java