简介

Apache Dubbo (incubating) |ˈdʌbəʊ| 是一款高性能、轻量级的开源 Java RPC 框架。
根据 Dubbo 官方文档的介绍，Dubbo 提供了六大核心能力

  1. 面向接口代理的高性能RPC调用。
  2. 智能容错和负载均衡。
  3. 服务自动注册和发现。
  4. 高度可扩展能力。
  5. 运行期流量调度。
  6. 可视化的服务治理与运维。

简单来说就是： Dubbo 不光可以帮助我们调用远程服务，还提供了一些其他开箱即用的功能比如智能负载均衡。

Dubbo 架构

整体设计

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图例说明：

  • 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。
  • 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。
  • 图中绿色小块的为扩展接口，蓝色小块为实现类，图中只显示用于关联各层的实现类。

  • 图中蓝色虚线为初始化过程，即启动时组装链，红色实线为方法调用过程，即运行时调时链，紫色三角箭头为继承，可以把子类看作父类的同一个节点，线上的文字为调用的方法。

    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：封装 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

关系说明

  • 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。

依赖关系

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上述节点简单介绍以及他们之间的关系：

  • Container： 服务运行容器，负责加载、运行服务提供者。必须。
  • Provider： 暴露服务的服务提供方，会向注册中心注册自己提供的服务。必须。
  • Consumer： 调用远程服务的服务消费方，会向注册中心订阅自己所需的服务。必须。
  • Registry： 服务注册与发现的注册中心。注册中心会返回服务提供者地址列表给消费者。非必须。
  • Monitor： 统计服务的调用次数和调用时间的监控中心。服务消费者和提供者会定时发送统计数据到监控中心。 非必须。

    负载均衡策略

    负载均衡改善了跨多个计算资源（例如计算机，计算机集群，网络链接，中央处理单元或磁盘驱动）的工作负载分布。负载平衡旨在优化资源使用，最大化吞吐量，最小化响应时间，并避免任何单个资源的过载。使用具有负载平衡而不是单个组件的多个组件可以通过冗余提高可靠性和可用性。负载平衡通常涉及专用软件或硬件。

在集群负载均衡时，Dubbo 提供了多种均衡策略，默认为 random 随机调用。我们还可以自行扩展负载均衡策略（参考Dubbo SPI机制）。

  • RandomLoadBalance：根据权重随机选择（对加权随机算法的实现）。这是Dubbo默认采用的一种负载均衡策略。
  • LeastActiveLoadBalance： 直译过来就是最小活跃数负载均衡。
  • ConsistentHashLoadBalance： 即一致性Hash负载均衡策略。ConsistentHashLoadBalance 中没有权重的概念，具体是哪个服务提供者处理请求是由你的请求的参数决定的，也就是说相同参数的请求总是发到同一个服务提供者。

  • RoundRobinLoadBalance：加权轮询负载均衡。轮询就是把请求依次分配给每个服务提供者。加权轮询就是在轮询的基础上，让更多的请求落到权重更大的服务提供者上。

    通信协议

  • dubbo 协议 dubbo://

默认就是走 dubbo 协议，单一长连接，进行的是 NIO 异步通信，基于 hessian 作为序列化协议。使用的场景是：传输数据量小（每次请求在 100kb 以内），但是并发量很高，以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。

  • rmi 协议 rmi://

RMI 协议采用 JDK 标准的 java.rmi.* 实现，采用阻塞式短连接和 JDK 标准序列化方式。多个短连接，适合消费者和提供者数量差不多的情况，适用于文件的传输，一般较少用。

  • hessian 协议 hessian://

Hessian 1 协议用于集成 Hessian 的服务，Hessian 底层采用 Http 通讯，采用 Servlet 暴露服务，Dubbo 缺省内嵌 Jetty 作为服务器实现。走 hessian 序列化协议，多个短连接，适用于提供者数量比消费者数量还多的情况，适用于文件的传输，一般较少用。

  • http 协议 http://

基于 HTTP 表单的远程调用协议，采用 Spring 的 HttpInvoker 实现。走表单序列化。

  • thrift 协议 thrift://

当前 dubbo 支持的 thrift 协议是对 thrift 原生协议的扩展，在原生协议的基础上添加了一些额外的头信息，比如 service name，magic number 等。

  • webservice webservice://

基于 WebService 的远程调用协议，基于 Apache CXF 的 frontend-simple 和 transports-http 实现。走 SOAP 文本序列化。

  • memcached 协议 memcached://

基于 memcached 实现的 RPC 协议。

  • redis 协议 redis://

基于 Redis 实现的 RPC 协议。

  • rest 协议 rest://

基于标准的 Java REST API——JAX-RS 2.0（Java API for RESTful Web Services 的简写）实现的 REST 调用支持。

  • gPRC 协议 grpc://

Dubbo 自 2.7.5 版本开始支持 gRPC 协议，对于计划使用 HTTP/2 通信，或者想利用 gRPC 带来的 Stream、反压、Reactive 编程等能力的开发者来说， 都可以考虑启用 gRPC 协议。

序列化

Dubbo 支持多种序列化方式：JDK自带的序列化、hessian2、JSON、Kryo、FST、Protostuff，ProtoBuf等等。
Dubbo 默认使用的序列化方式是 hession2。

集群容错策略

Failover Cluster 模式

失败自动切换，自动重试其他机器，默认就是这个，常见于读操作。（失败重试其它机器）
可以通过以下几种方式配置重试次数：

  1. <dubbo:service retries="2" />
  3. <dubbo:reference retries="2" />
  5. <dubbo:reference>
  6.     <dubbo:method name="findFoo" retries="2" />
  7. </dubbo:reference>

Failfast Cluster 模式

一次调用失败就立即失败，常见于非幂等性的写操作，比如新增一条记录（调用失败就立即失败）

Failsafe Cluster 模式

出现异常时忽略掉，常用于不重要的接口调用，比如记录日志。

<dubbo:service cluster="failsafe" />

<dubbo:reference cluster="failsafe" />

Failback Cluster 模式

失败了后台自动记录请求，然后定时重发，比较适合于写消息队列这种。

Forking Cluster 模式

并行调用多个 provider，只要一个成功就立即返回。常用于实时性要求比较高的读操作，但是会浪费更多的服务资源，可通过 forks=”2” 来设置最大并行数。

Broadcast Cluster 模式

逐个调用所有的 provider。任何一个 provider 出错则报错（从 2.1.0 版本开始支持）。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。

工作流程

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  • 第一步：provider 向注册中心去注册
  • 第二步：consumer 从注册中心订阅服务，注册中心会通知 consumer 注册好的服务
  • 第三步：consumer 调用 provider
  • 第四步：consumer 和 provider 都异步通知监控中心