調用鏈 rec 流程圖 tomcat 設計圖 chang 包括 在一起 限制

Dubbo是Alibaba開源的分布式服務框架,它最大的特點是按照分層的方式來架構,使用這種方式可以使各個層之間解耦合(或者最大限度地松耦合)。從服務模型的角度來看,Dubbo采用的是一種非常簡單的模型,要麽是提供方提供服務,要麽是消費方消費服務,所以基於這一點可以抽象出服務提供方(Provider)和服務消費方(Consumer)兩個角色。關於註冊中心、協議支持、服務監控等內容,詳見後面描述。

總體架構

Dubbo的總體架構,如圖所示:

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Dubbo框架設計一共劃分了10個層,而最上面的Service層是留給實際想要使用Dubbo開發分布式服務的開發者實現業務邏輯的接口層。圖中左邊淡藍背景的為服務消費方使用的接口,右邊淡綠色背景的為服務提供方使用的接口, 位於中軸線上的為雙方都用到的接口。點擊這裏可以了解更多架構設計圖。

下面,結合Dubbo官方文檔,我們分別理解一下框架分層架構中,各個層次的設計要點:

服務接口層(Service):該層是與實際業務邏輯相關的,根據服務提供方和服務消費方的業務設計對應的接口和實現。

配置層(Config):對外配置接口,以ServiceConfig和ReferenceConfig為中心,可以直接new配置類,也可以通過spring解析配置生成配置類。

服務代理層(Proxy):服務接口透明代理,生成服務的客戶端Stub和服務器端Skeleton,以ServiceProxy為中心,擴展接口為ProxyFactory。

服務註冊層(Registry):封裝服務地址的註冊與發現,以服務URL為中心,擴展接口為RegistryFactory、Registry和RegistryService。可能沒有服務註冊中心,此時服務提供方直接暴露服務。

集群層(Cluster):封裝多個提供者的路由及負載均衡,並橋接註冊中心,以Invoker為中心,擴展接口為Cluster、Directory、Router和LoadBalance。將多個服務提供方組合為一個服務提供方,實現對服務消費方來透明,只需要與一個服務提供方進行交互。

監控層(Monitor):RPC調用次數和調用時間監控,以Statistics為中心,擴展接口為MonitorFactory、Monitor和MonitorService。

遠程調用層(Protocol):封將RPC調用,以Invocation和Result為中心,擴展接口為Protocol、Invoker和Exporter。Protocol是服務域,它是Invoker暴露和引用的主功能入口,它負責Invoker的生命周期管理。Invoker是實體域,它是Dubbo的核心模型,其它模型都向它靠擾,或轉換成它,它代表一個可執行體,可向它發起invoke調用,它有可能是一個本地的實現,也可能是一個遠程的實現,也可能一個集群實現。

信息交換層(Exchange):封裝請求響應模式,同步轉異步,以Request和Response為中心,擴展接口為Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient和ExchangeServer。

網絡傳輸層(Transport):抽象mina和netty為統一接口,以Message為中心,擴展接口為Channel、Transporter、Client、Server和Codec。

數據序列化層(Serialize):可復用的一些工具,擴展接口為Serialization、 ObjectInput、ObjectOutput和ThreadPool。

從上圖可以看出,Dubbo對於服務提供方和服務消費方,從框架的10層中分別提供了各自需要關心和擴展的接口,構建整個服務生態系統(服務提供方和服務消費方本身就是一個以服務為中心的)。

根據官方提供的,對於上述各層之間關系的描述,如下所示:

在RPC中,Protocol是核心層,也就是只要有Protocol + Invoker + Exporter就可以完成非透明的RPC調用,然後在Invoker的主過程上Filter攔截點。

圖中的Consumer和Provider是抽象概念,只是想讓看圖者更直觀的了解哪些類分屬於客戶端與服務器端,不用Client和Server的原因是Dubbo在很多場景下都使用Provider、Consumer、Registry、Monitor劃分邏輯拓普節點,保持統一概念。

而Cluster是外圍概念,所以Cluster的目的是將多個Invoker偽裝成一個Invoker,這樣其它人只要關註Protocol層Invoker即可,加上Cluster或者去掉Cluster對其它層都不會造成影響,因為只有一個提供者時,是不需要Cluster的。

Proxy層封裝了所有接口的透明化代理,而在其它層都以Invoker為中心,只有到了暴露給用戶使用時,才用Proxy將Invoker轉成接口,或將接口實現轉成Invoker,也就是去掉Proxy層RPC是可以Run的,只是不那麽透明,不那麽看起來像調本地服務一樣調遠程服務。

而Remoting實現是Dubbo協議的實現,如果你選擇RMI協議,整個Remoting都不會用上,Remoting內部再劃為Transport傳輸層和Exchange信息交換層,Transport層只負責單向消息傳輸,是對Mina、Netty、Grizzly的抽象,它也可以擴展UDP傳輸,而Exchange層是在傳輸層之上封裝了Request-Response語義。

Registry和Monitor實際上不算一層,而是一個獨立的節點,只是為了全局概覽,用層的方式畫在一起。

從上面的架構圖中,我們可以了解到,Dubbo作為一個分布式服務框架,主要具有如下幾個核心的要點:

服務定義

服務是圍繞服務提供方和服務消費方的,服務提供方實現服務,而服務消費方調用服務。

服務註冊

對於服務提供方,它需要發布服務,而且由於應用系統的復雜性,服務的數量、類型也不斷膨脹;對於服務消費方,它最關心如何獲取到它所需要的服務,而面對復雜的應用系統,需要管理大量的服務調用。而且,對於服務提供方和服務消費方來說,他們還有可能兼具這兩種角色,即既需要提供服務,有需要消費服務。

通過將服務統一管理起來,可以有效地優化內部應用對服務發布/使用的流程和管理。服務註冊中心可以通過特定協議來完成服務對外的統一。Dubbo提供的註冊中心有如下幾種類型可供選擇:

Multicast註冊中心

Zookeeper註冊中心

Redis註冊中心

Simple註冊中心

服務監控

無論是服務提供方,還是服務消費方,他們都需要對服務調用的實際狀態進行有效的監控,從而改進服務質量。

遠程通信與信息交換

遠程通信需要指定通信雙方所約定的協議,在保證通信雙方理解協議語義的基礎上,還要保證高效、穩定的消息傳輸。Dubbo繼承了當前主流的網絡通信框架,主要包括如下幾個:

Mina

Netty

Grizzly

服務調用

下面從Dubbo官網直接拿來,看一下基於RPC層,服務提供方和服務消費方之間的調用關系,如圖所示:
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上圖中,藍色的表示與業務有交互,綠色的表示只對Dubbo內部交互。點擊這裏可以了解更多架構設計圖。上述圖所描述的調用流程如下:

服務提供方發布服務到服務註冊中心;

服務消費方從服務註冊中心訂閱服務;

服務消費方調用已經註冊的可用服務

接著,將上面抽象的調用流程圖展開,詳細如圖所示:
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註冊/註銷服務

服務的註冊與註銷,是對服務提供方角色而言,那麽註冊服務與註銷服務的時序圖,如圖所示:

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服務訂閱/取消

為了滿足應用系統的需求,服務消費方的可能需要從服務註冊中心訂閱指定的有服務提供方發布的服務,在得到通知可以使用服務時,就可以直接調用服務。反過來,如果不需要某一個服務了,可以取消該服務。下面看一下對應的時序圖,如圖所示:
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協議支持

Dubbo支持多種協議,如下所示:

Dubbo協議

Hessian協議

HTTP協議

RMI協議

WebService協議

Thrift協議

Memcached協議

Redis協議

在通信過程中,不同的服務等級一般對應著不同的服務質量,那麽選擇合適的協議便是一件非常重要的事情。你可以根據你應用的創建來選擇。例如,使用RMI協議,一般會受到防火墻的限制,所以對於外部與內部進行通信的場景,就不要使用RMI協議,而是基於HTTP協議或者Hessian協議。

參考補充

Dubbo以包結構來組織各個模塊,各個模塊及其關系,如圖所示:
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可以通過Dubbo的代碼(使用Maven管理)組織,與上面的模塊進行比較。簡單說明各個包的情況:

dubbo-common 公共邏輯模塊,包括Util類和通用模型。

dubbo-remoting 遠程通訊模塊,相當於Dubbo協議的實現,如果RPC用RMI協議則不需要使用此包。

dubbo-rpc 遠程調用模塊,抽象各種協議,以及動態代理,只包含一對一的調用,不關心集群的管理。

dubbo-cluster 集群模塊,將多個服務提供方偽裝為一個提供方,包括:負載均衡、容錯、路由等,集群的地址列表可以是靜態配置的,也可以是由註冊中心下發。

dubbo-registry 註冊中心模塊,基於註冊中心下發地址的集群方式,以及對各種註冊中心的抽象。

dubbo-monitor 監控模塊,統計服務調用次數,調用時間的,調用鏈跟蹤的服務。

dubbo-config 配置模塊,是Dubbo對外的API,用戶通過Config使用Dubbo,隱藏Dubbo所有細節。

dubbo-container 容器模塊,是一個Standalone的容器,以簡單的Main加載Spring啟動,因為服務通常不需要Tomcat/JBoss等Web容器的特性,沒必要用Web容器去加載服務。

分布式 | Dubbo 架構設計詳解