分布式框架架构分布式框架原理

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mob64ca140beea5 2023-10-07 18:03:18

文章标签 分布式框架架构 java 大数据 python ide 文章分类 架构后端开发

dubbo原理解析

互联网架构演化

单一应用架构：网站初期，访问量小，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。
分布式服务架构：当网站访问量越来越多，系统升级越来越频繁，单一应用架构的不可靠和难以维护的特点会逐渐显露。需要将大的服务系统拆成多个小型服务，利用分布式服务框架进行相互调用。

dubbo是什么

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，以及SOA服务治理方案。

其核心部分包含:

远程通讯: 提供对多种基于长连接的NIO框架抽象封装，包括多种线程模型，序列化，以及“请求-响应”模式的信息交换方式。
集群容错: 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。
自动发现: 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。

dubbo能做什么

透明化的远程方法调用，就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。
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。
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。

dubbo架构图

深入剖析Dubbo

Provider：服务提供方。
定义服务端、消费端公共接口：

package com.alibaba.dubbo.demo;

	public interface DemoService {

	    String sayHello(String name);

	}

实现接口：

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;
	    }

	}

配置Provider端：

<?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zookeeper注册中心（单机）-->
	    <dubbo:registry address="zookeeper://10.100.51.146:2181" />

		<!-- 配置监控中心 -->
		<dubbo:monitor protocol="registry"/>

		<!-- 各种的协议以及暴露的服务端口 -->
	    <dubbo:protocol name="dubbo"         port="20880" />

	    <!-- 声明需要暴露的服务接口，并指定引用的协议（如果全局只配置了一种协议，那么这里无需配置protocol属性即可直接引用这个协议） -->
	    <dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" ref="demoService" protocol="dubbo"/>

	    <!-- 和本地bean一样实现服务 -->
	    <bean id="demoService" class="com.alibaba.dubbo.demo.provider.DemoServiceImpl" />

	</beans>

由于Demo中采用是dubbo协议，dubbo协议默认使用hessian2的序列化方式，并采用Netty作为远程通讯服务器。

完成Provider端配置，启动Provider。

import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

	public class Provider {

	    public static void main(String[] args) throws Exception {
	        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"provider.xml"});
	        context.start();

	        System.in.read(); // 按任意键退出
	    }

	}

Provider端启动的整个流程：

Consumer：服务消费方。
配置Consumer端：

<?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，不要与提供方一样 -->
	    <dubbo:application name="consumer-of-helloworld-app"  />

	    <!-- 使用zookeeper注册中心（单机）-->
	    <dubbo:registry address="zookeeper://10.100.51.146:2181" />

		<!-- 配置监控中心 -->
		<dubbo:monitor protocol="registry"/>

	    <!-- 生成远程服务代理，可以和本地bean一样使用demoService -->
	    <dubbo:reference id="demoService" interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" />

	</beans>

完成Consumer端配置，启动Consumer。

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[] {"consumer.xml"});
	        context.start();
	    }
	}

Consumer端启动的整个流程：

Provider&Consumer：服务提供方与消费方的交互过程，完成远程方法调用的流程细则。
Provider和Consumer已经先后完成启动，并且Consumer已经打通了到Provider的Socket连接。
远程调用的代码片段：

// 获取远程服务代理
DemoService demoService = (DemoService)context.getBean("demoService"); 
	// 执行远程方法
String hello = demoService.sayHello("world"); 
		// 显示调用结果
System.out.println( hello );

执行程序，完成远程调用。

远程调用流程：

Registry&Router：注册中心与路由规则。
用户通过管理平台将路由规则添加到zookeeper中，zookeeper信息一旦发生改变，会通知Consumer接受数据。Consumer将接收到的数据进行处理，分类成远程主机信息和路由规则信息，并根据路由规则信息过滤不合格的远程主机，并交给Cluster进行调度。
Cluster:集群控制中心。
集群控制中心封装了集群调度访问远程主机的细则。从外面看来，Cluster让用户以为只有一个invoker去调用目标主机的程序，其实Cluster采取的方式是从多个invoker中选择一个，完成远程调用，返回执行结果。

集群容错：在集群调用失败时，Dubbo提供了多种容错方案，缺省为failover重试。

Failover Cluster：失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器。重试次数可以配置，默认为两次。
Failfast Cluster：快速失败，只发起一次调用，失败立即报错。
Failsafe Cluster：失败安全，出现异常时，直接忽略。
Failback Cluster：失败自动恢复，后台记录失败请求，每个5秒定时重发。
Forking Cluster：并行调用多个服务器，只要一个成功即返回。
Broadcast Cluster：广播调用所有提供者，逐个调用，任意一台报错则报错。如果都成功，则返回最后一台的执行结果。

负载均衡：在集群负载均衡时，Dubbo提供了多种均衡策略，缺省为random随机调用。

Random LoadBalance：随机，按权重比率设置随机概率。
RoundRobin LoadBalance：轮循，按公约后的权重比率设置轮循比率。
LeastActive LoadBalance：最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。
ConsistentHash LoadBalance：一致性Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。

Monitor：监控平台。本次不作为重点，简要介绍。 Monitor的主要作用是监控Provider和Consumer之间的调用次数和调用时间等信息。基本思路是当Provider和Consumer两端都配置了监控中心信息之后，每次调用都会记录信息，并传递给监控中心，监控中心记录本地，并通过JFreeChart绘图。

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