RPC&Dubbo

1、RPC原理

1.1、什么是RPC

RPC(Remote Procedure Call Protocol)——远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP/IP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。RPC将原来的本地调用转变为调用远端的服务器上的方法，给系统的处理能力和吞吐量带来了近似于无限制提升的可能。在OSI网络通信模型中，RPC跨域了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

1.2 RPC架构

一个完整的RPC架构里面包含了四个核心的组件，分别是Client，Client Stub，Server以及Server Stub，这个Stub可以理解为存根。

• 客户端(Client)，服务的调用方。
• 客户端存根(Client Stub)，存放服务端的地址消息，再将客户端的请求参数打包成网络消息，然后通过网络远程发送给服务方。
• 服务端(Server)，真正的服务提供者。
• 服务端存根(Server Stub)，接收客户端发送过来的消息，将消息解包，并调用本地的方法。

1.3 RPC调用过程

(1) 客户端（client）以本地调用方式（即以接口的方式）调用服务；
(2) 客户端存根（client stub）接收到调用后，负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体（将消息体对象序列化为二进制）；
(3) 客户端通过sockets将消息发送到服务端；
(4) 服务端存根( server stub）收到消息后进行解码（将消息对象反序列化）；
(5) 服务端存根( server stub）根据解码结果调用本地的服务；
(6) 本地服务执行并将结果返回给服务端存根( server stub）；
(7) 服务端存根( server stub）将返回结果打包成消息（将结果消息对象序列化）；
(8) 服务端（server）通过sockets将消息发送到客户端；
(9) 客户端存根（client stub）接收到结果消息，并进行解码（将结果消息发序列化）；
(10) 客户端（client）得到最终结果。
RPC的目标是要把2、3、4、7、8、9这些步骤都封装起来。
注意：无论是何种类型的数据，最终都需要转换成二进制流在网络上进行传输，数据的发送方需要将对象转换为二进制流，而数据的接收方则需要把二进制流再恢复为对象。

2、自定义RPC框架范例

设计框架视图如下：

与1.3架构图相比较，rpc-sample-client相当于client-functions，通过接口方法发起请求；而rpc-client相当于client-stub，负责把方法和参数序列化并发送给查找到的服务器。

rpc-server相当于server stub，负责把客户端发送过来的消息反序列化，并通过反射调用本地服务，再把本地服务返回的结果序列化发送给客户端；

rpc-sample-server则相当于server-functions，提供本地服务并返回得出的结果给rpc-server。

rpc-client等待接收rpc-server返回的结果，并将结果反序列化，再把反序列化最终得到的结果返回给rpc-sample-client。

rpc-common提供基于netty的序列化与反序列化方法，并封装rpc请求和rpc响应，序列化和反序列的对象就是封装好的RpcRequest和RpcResponse。

rpc-registry则是基于zookeeper设计的分布式服务器动态上下线通知的应用程序，通过rpc-registry可以查找服务器或者注册服务器，用于均衡负载。

rpc-client与rpc-server之间的通信是基于netty的，netty底层也是sockets设计，但是效率比sockets高。

3、Dubbo

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。

用法

**提供方**增加暴露服务配置 `<dubbo:service>`，在**消费方**增加引用服务配置 `<dubbo:reference>`。

入门

provider.xml

<?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://dubbo.apache.org/schema/dubbo"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd        http://dubbo.apache.org/schema/dubbo        http://dubbo.apache.org/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multicast广播注册中心暴露服务地址 -->
    <dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" />
    <!-- 用dubbo协议在20880端口暴露服务 -->
    <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
    <!-- 声明需要暴露的服务接口 -->
    <dubbo:service interface="org.apache.dubbo.demo.DemoService" ref="demoService" />
    <!-- 和本地bean一样实现服务 -->
    <bean id="demoService" class="org.apache.dubbo.demo.provider.DemoServiceImpl" />
</beans>

consumer.xml：

<?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://dubbo.apache.org/schema/dubbo"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd        http://dubbo.apache.org/schema/dubbo        http://dubbo.apache.org/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multicast广播注册中心暴露发现服务地址 -->
    <dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" />
    <!-- 生成远程服务代理，可以和本地bean一样使用demoService -->
    <dubbo:reference id="demoService" interface="org.apache.dubbo.demo.DemoService" />
</beans>

配置

优先级

• 方法级优先，接口级次之，全局配置再次之。
• 如果级别一样，则消费方优先，提供方次之。

zookeeper

默认所有的配置都存储在 /dubbo/config 节点，具体节点结构图如下：

属性配置

Dubbo 可以自动加载 classpath 根目录下的 dubbo.properties

重写与优先级

优先级从高到低：

• JVM -D 参数：当你部署或者启动应用时，它可以轻易地重写配置，比如，改变 dubbo 协议端口；
• XML：XML 中的当前配置会重写 dubbo.properties 中的；
• Properties：默认配置，仅仅作用于以上两者没有配置时。

1. 如果在 classpath 下有超过一个 dubbo.properties 文件，比如，两个 jar 包都各自包含了 dubbo.properties，dubbo 将随机选择一个加载，并且打印错误日志。
2. 如果 id 没有在 protocol 中配置，将使用 name 作为默认属性。

注解配置

基础配置：

服务：

# dubbo-provider.properties
dubbo.application.name=annotation-provider
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
dubbo.protocol.name=dubbo
dubbo.protocol.port=20880

消费：

# dubbo-consumer.properties
dubbo.application.name=annotation-consumer
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
dubbo.consumer.timeout=3000

暴露服务：@Service

启用dubbo：@EnableDubbo

消费服务： @Reference

配置项

**1、启动时间检查：**

<!--关闭某个服务的启动时检查 (没有提供者时报错)-->
<dubbo:reference interface="com.foo.BarService" check="false" />

**2、集群容错：**

 **2.1. Failover Cluster:**
失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器。通常用于读操作，但重试会带来更长延迟。可通过 `retries="2"` 来设置重试次数(不含第一次)
**2.2. Failfast Cluster：**
快速失败，只发起一次调用，失败立即报错。通常用于非幂等性的写操作，比如新增记录。
**2.3.Failsafe Cluster：**
失败安全，出现异常时，直接忽略。通常用于写入审计日志等操作。
**2.4.Failback Cluster：**
失败自动恢复，后台记录失败请求，定时重发。通常用于消息通知操作。
**2.5.Forking Cluster:**
并行调用多个服务器，只要一个成功即返回。通常用于实时性要求较高的读操作，但需要浪费更多服务资源。可通过 `forks="2"` 来设置最大并行数。
**2.6.Broadcast Cluster:**
广播调用所有提供者，逐个调用，任意一台报错则报错。通常用于通知所有提供者更新缓存或日志等本地资源信息。

示例：

<dubbo:service cluster="failsafe" />

负载均衡

Random LoadBalance

• 随机，按权重设置随机概率。
• 在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。

RoundRobin LoadBalance

• 轮询，按公约后的权重设置轮询比率。
• 存在慢的提供者累积请求的问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。

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。
• 算法参见：http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_hashing
• 缺省只对第一个参数 Hash，如果要修改，请配置 <dubbo:parameter key="hash.arguments" value="0,1" />
• 缺省用 160 份虚拟节点，如果要修改，请配置 <dubbo:parameter key="hash.nodes" value="320" />

示例: 也可定义在消费者dubbo:reference 、方法dubbo:method 级别上

<dubbo:service interface="..." loadbalance="roundrobin" />

直连提供者

不借助注册中心，直接连接提供者

<dubbo:reference id="xxxService" interface="com.alibaba.xxx.XxxService" url="dubbo://localhost:20890" />

多版本，灰度发布

可以按照以下的步骤进行版本迁移：

1. 在低压力时间段，先升级一半提供者为新版本
2. 再将所有消费者升级为新版本
3. 然后将剩下的一半提供者升级为新版本

示例：在消费者、提供者上定义版本号

<dubbo:service interface="com.foo.BarService" version="1.0.0" />

参数验证

示例：

import javax.validation.constraints.Future;
import javax.validation.constraints.Max;
import javax.validation.constraints.Min;
import javax.validation.constraints.NotNull;
import javax.validation.constraints.Past;
import javax.validation.constraints.Pattern;
import javax.validation.constraints.Size;
   // 省略……………………
 @NotNull // 不允许为空
    @Size(min = 1, max = 20) // 长度或大小范围
    private String name;
   // 省略………………
     @Pattern(regexp = "^\\s*\\w+(?:\\.{0,1}[\\w-]+)*@[a-zA-Z0-9]+(?:[-.][a-zA-Z0-9]+)*\\.[a-zA-Z]+\\s*$")
    // 省略

泛化调用

泛化接口调用方式主要用于客户端没有 API 接口及模型类元的情况，参数及返回值中的所有 POJO 均用 Map 表示，通常用于框架集成。

在 Spring 配置申明 generic="true"：

<dubbo:reference id="barService" interface="com.foo.BarService" generic="true" />