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Dubbo架构设计与源码解析(一) 架构设计
2022-12-19 10:35:50

一、架构演变

单应用架构 ----> 垂直架构 ----> 分布式架构 ----> 微服务架构 ----> 云原生架构

二、Dubbo总体架构

1、角色职能

Container:服务容器 tomcat、jetty、weblogic

Provider:服务提供者

Consumer:服务消费者

Registry:注册中心(zookeeper、Nacos 、Apollo

Minitor:监控中心

2、调用流程

(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。

三、Dubbo分层架构

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

四、Dubbo六大核心能力

1、面向接口代理的高性能RPC调用

提供高性能的基于代理的远程调用能力,服务以接口为粒度,为开发者屏蔽远程调用底层细节。

2、服务自动注册和发现

支持多种注册中心服务,服务实例上下线实时感知。

3、负载均衡和智能容错

内置多种负载均衡策略,智能感知下游节点健康状况,显著减少调用延迟,提高系统吞吐量。

4、高度可扩展能力

遵循微内核+插件的设计原则,所有核心能力如Protocol、Transport、Serialization被设计为扩展点,平等对待内置实现和第三方实现

5、运行期流量调度

内置条件、脚本等路由策略,通过配置不同的路由规则,轻松实现灰度发布,同机房优先等功能。

6、可视化的服务治理与运维

提供丰富服务治理、运维工具:随时查询服务元数据、服务健康状态及调用统计,实时下发路由策略、调整配置参数。

五、RPC通信协议

分布式框架的核心是RPC框架,RPC框架的核心是RPC协议。RPC是指服务之间远程调用协议,也就是指明了服务之间接口调用,进行序列化和网络传输的约定。

Dubbo提供了 Triple(Dubbo3)、Dubbo2 协议, 第三方协议进行了集成,包括 gRPC、Thrift、JsonRPC、Hessian2、REST 等。其中RPC协议包含:服务提供者的IP地址、协议指定开放端口、运行服务、协议报文编码、序列化方式

六、负载均衡和集群容错

1、负载均衡

Dubbo 提供的是客户端负载均衡,即由 Consumer 通过负载均衡算法得出需要将请求提交到哪个 Provider 实例。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。

算法特性备注
RandomLoadBalance 加权随机 默认算法,默认权重相同
RoundRobinLoadBalance加权轮询 借鉴于 Nginx 的平滑加权轮询算法,默认权重相同
LeastActiveLoadBalance最少活跃优先 + 加权随机 背后是能者多劳的思想
ShortestResponseLoadBalance最短响应优先 + 加权随机 更加关注响应速度
ConsistentHashLoadBalance一致性 Hash 确定的入参,确定的提供者,适用于有状态请求

2、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


容错机制特性
Failover失败自动切换
Failfast快速失败
Failsafe失败安全
Failback失败自动恢复
Forking并行调用多个服务器
Broadcast广播调用所有提供者

七、设计思想

1、领域模型

Protocol 服务域:Invoker 暴露和引用的主功能入口,它负责 Invoker 的生命周期管理

Invoker 实体域:Dubbo 的核心模型,其它模型都向它靠拢,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

Invocation 会话域:持有调用过程中的变量,比如方法名,参数等

2、基本设计原则

Microkernel + Plugin 模式:Microkernel 只负责组装 Plugin,Dubbo 自身的功能也是通过扩展点实现的,也就是 Dubbo 的所有功能点都可被用户自定义扩展所替换

URL:采用 URL 作为配置信息的统一格式,所有扩展点都通过传递 URL 携带配置信息

八、总结

至此,Dubbo总体架构与核心模块介绍完成,文中如有不当或者错误观点,欢迎大家评论区指出。感兴趣的同学,可以关注后续“Dubbo架构设计与源码解析”系列的文章。

作者:黄金

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# 系统安全 # 微服务 # 云原生技术 # dubbo # 服务框架
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