Dubbo分布式服务框架介绍

随着业务的发展、用户量的增长、系统并发访问需求越来越大,系统数量增多,调用依赖关系也变得复杂,为了确保系统高可用、高并发的要求,系统的架构也从单体时代慢慢迁移至服务SOA时代,根据不同服务对系统资源的要求不同,我们可以更合理的配置系统资源,使系统资源利用率最大化。而Dubbo则是SOA服务化治理方案的一个核心框架。

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。

1. Dubbo框架介绍

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

Dubbo最大的特点是按照分层架构思维构建应用服务,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)服务消费方(Consumer)两个角色。

Dubbo包含远程通讯、服务集群和服务发现与注册三个核心部分。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。

  • Remoting:远程通讯,提供对多种NIO框架抽象封装,包括“同步转异步”和“请求-响应”模式的信息交换方式。

  • Cluster:服务集群,提供基于接口方法的透明远程过程调用,包括多协议支持,以及软负载均衡,失败容错,地址路由,动态配置等集群支持。

  • Registry:服务发现与注册,基于注册中心目录服务,使服务消费方能动态的查找服务提供方,使地址透明,使服务提供方可以平滑增加或减少机器。

2. Dubbo组件角色

Dubbo组件
序号 组件角色 说明
1 Provider 服务提供者,向外提供服务
2 Consumer 服务消费者,调用远程服务
3 Registry 服务发现与注册中心
4 Monitor 服务监控,统计服务调用频度与时间
5 Container 服务运行容器

Dubbo服务组件调用关秕说明 :

  • 服务容器Container负责启动,加载,运行服务提供者。

  • 服务提供者Provider在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。

  • 服务消费者Consumer在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务。

  • 服务注册中心Registry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。

  • 服务消费者Consumer,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。

  • 服务消费者Consumer和提供者Provider,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Monitor。

Dubbo服务结构

3. Dubbo总体架构

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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,我们分别理解一下框架分层架构中,各个层次的设计要点:

  1. 服务接口层(Service):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

  2. 配置层(Config):对外配置接口,以ServiceConfig和ReferenceConfig为中心,可以直接new配置类,也可以通过Spring解析配置生成配置类。

  3. 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

  4. 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。

  5. 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,只需要与一个服务提供方进行交互。

  6. 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

  7. 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,它代表一个可执行体,可向它发起invoke调用,它有可能是一个本地的实现,也可能是一个远程的实现,也可能一个集群实现。

  8. 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

  9. 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

  10. 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

从上图可以看出,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需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本身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,如下所示:

  • 在RPC中,Protocol是核心层,也就是只要有Protocol + Invoker + Exporter就可以完成非透明的RPC调用,然后在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的原因是Dubbo在很多场景下都使用Provider、Consumer、Registry、Monitor划分逻辑拓普节点,保持统一概念。

  • 而Cluster是外围概念,所以Cluster的目的是将多个Invoker伪装成一个Invoker,这样其它人只要关注Protocol层Invoker即可,加上Cluster或者去掉Cluster对其它层都不会造成影响,因为只有一个提供者时,是不需要Cluster的。

  • Proxy层封装了所有接口的透明化代理,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是可以Run的,只是不那么透明,不那么看起来像调本地服务一样调远程服务。

  • 而Remoting实现是Dubbo协议的实现,如果你选择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,它也可以扩展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,用层的方式画在一起。

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