【1】分散式系統

① 什麼是分散式系統

《分散式系統原理與範型》定義：“分散式系統是若干獨立計算機的集合，這些計算機對於使用者來說就像單個相關係統”。

分散式系統（distributed system）是建立在網路之上的軟體系統。

隨著網際網路的發展，網站應用的規模不斷擴大，常規的垂直應用架構已無法應對，分散式服務架構以及流動計算架構勢在必行，亟需一個治理系統確保架構有條不紊的演進。

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② 架構發展演變

如下圖所示：

• 單一應用架構

當網站流量很小時，只需一個應用，將所有功能都部署在一起，以減少部署節點和成本。此時，用於簡化增刪改查工作量的資料訪問框架(ORM)是關鍵。

適用於小型網站，小型管理系統，將所有功能都部署到一個功能裡，簡單易用。

缺點： 1、效能擴充套件比較難 ；2、協同開發問題； 3、不利於升級維護。

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• 垂直應用架構

當訪問量逐漸增大，單一應用增加機器帶來的加速度越來越小，將應用拆成互不相干的幾個應用，以提升效率。此時，用於加速前端頁面開發的Web框架(MVC)是關鍵。

通過切分業務來實現各個模組獨立部署，降低了維護和部署的難度，團隊各司其職更易管理，效能擴充套件也更方便，更有針對性。

缺點： 公用模組無法重複利用，開發性的浪費。

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• 分散式服務架構

當垂直應用越來越多，應用之間互動不可避免，將核心業務抽取出來，作為獨立的服務，逐漸形成穩定的服務中心，使前端應用能更快速的響應多變的市場需求。此時，用於提高業務複用及整合的分散式服務框架(RPC)是關鍵。

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• 流動計算架構

當服務越來越多，容量的評估，小服務資源的浪費等問題逐漸顯現，此時需增加一個排程中心基於訪問壓力實時管理叢集容量，提高叢集利用率。此時，用於提高機器利用率的資源排程和治理中心(SOA)[ Service Oriented Architecture]是關鍵。

即，通常分散式應用就是面向服務的分散式架構。

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③ RPC

• 什麼叫RPC

RPC(Remote Procedure Call)是指遠端過程呼叫，是一種程序間通訊方式，他是一種技術的思想，而不是規範。它允許程式呼叫另一個地址空間（通常是共享網路的另一臺機器上）的過程或函式，而不用程式設計師顯式編碼這個遠端呼叫的細節。即程式設計師無論是呼叫本地的還是遠端的函式，本質上編寫的呼叫程式碼基本相同。

• RPC基本原理

時序圖如下：

可以發現RPC兩個核心模組：通訊和序列化。

常見的RPC框架有：Dubbo、GRPC(谷歌)、Thrift(Facebook)、HSF(High Speed Service Framework 阿里)、JSF(京東)及Motan(新浪)。

參考：分散式微服務架構中核心理念

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【2】Dubbo

Apache Dubbo (incubating) 是一款高效能、輕量級的開源Java RPC框架，它提供了三大核心能力：面向介面的遠端方法呼叫，智慧容錯和負載均衡，以及服務自動註冊和發現。

官網地址：http://dubbo.apache.org/
官網開發文件：http://dubbo.apache.org/zh-cn/docs/user/preface/

Dubbo的官方使用者文件提供了很詳細的使用說明與例項，遇到問題請一定參考官網文件！

① 結構示意圖

如下所示(012345表示執行順序，實現表示同步，虛線表示非同步)：

特性如下：

• 面向介面代理的高效能RPC呼叫：提供高效能的基於代理的遠端呼叫能力，服務以介面為粒度，為開發者遮蔽遠端呼叫底層細節。
• 智慧負載均衡：內建多種負載均衡策略，智慧感知下游節點健康狀況，顯著減少呼叫延遲，提高系統吞吐量。
• 服務自動註冊與發現：支援多種註冊中心服務，服務例項上下線實時感知。
• 高度可擴充套件能力：遵循微核心+外掛的設計原則，所有核心能力如Protocol、Transport、Serialization被設計為擴充套件點，平等對待內建實現和第三方實現。
• 執行期流量排程：內建條件、指令碼等路由策略，通過配置不同的路由規則，輕鬆實現灰度釋出，同機房優先等功能。
• 視覺化的服務治理與運維：提供豐富服務治理、運維工具–隨時查詢服務元資料、服務健康狀態及呼叫統計，實時下發路由策略、調整配置引數。

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② 幾個概念

服務提供者（Provider）：暴露服務的服務提供方，服務提供者在啟動時，向註冊中心註冊自己提供的服務。

服務消費者（Consumer）: 呼叫遠端服務的服務消費方，服務消費者在啟動時，向註冊中心訂閱自己所需的服務。服務消費者從提供者地址列表中，基於軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫，如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫。

註冊中心（Registry）：註冊中心返回服務提供者地址列表給消費者，如果有變更，註冊中心將基於長連線推送變更資料給消費者。

監控中心（Monitor）：服務消費者和提供者，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘傳送一次統計資料到監控中心。

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③ 呼叫關係說明

• 服務容器負責啟動，載入，執行服務提供者。
• 服務提供者在啟動時，向註冊中心註冊自己提供的服務。
• 服務消費者在啟動時，向註冊中心訂閱自己所需的服務。
• 註冊中心返回服務提供者地址列表給消費者，如果有變更，註冊中心將基於長連線推送變更資料給消費者。
• 服務消費者，從提供者地址列表中，基於軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫，如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫。
• 服務消費者和提供者，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘傳送一次統計資料到監控中心(monitor)。

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【3】Zookeeper註冊中心

Dubbo推薦使用Zookeeper作為註冊中心，當然Dubbo還支援其他作為註冊中心如Multicast 註冊中心，Redis註冊中心和Simple 註冊中心(本身就是一個普通的 Dubbo 服務)。

① 核心概念

Zookeeper 是 Apacahe Hadoop 的子專案，是一個樹型的目錄服務，支援變更推送，適合作為 Dubbo 服務的註冊中心，工業強度較高，可用於生產環境，並推薦使用。

官網地址：http://zookeeper.apache.org/
下載地址：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

② 流程說明：

• 服務提供者啟動時: 向 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目錄下寫入自己的 URL 地址
• 服務消費者啟動時: 訂閱 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目錄下的提供者 URL 地址。並向 /dubbo/com.foo.BarService/consumers 目錄下寫入自己的 URL 地址
• 監控中心啟動時: 訂閱 /dubbo/com.foo.BarService 目錄下的所有提供者和消費者 URL 地址。

③ 支援以下功能：

• 當提供者出現斷電等異常停機時，註冊中心能自動刪除提供者資訊；
• 當註冊中心重啟時，能自動恢復註冊資料，以及訂閱請求；
• 當會話過期時，能自動恢復註冊資料，以及訂閱請求；
• 當設定 <dubbo:registry check="false" />時，記錄失敗註冊和訂閱請求，後臺定時重試；
• 可通過 <dubbo:registry username="admin" password="1234" /> 設定 zookeeper 登入資訊
• 可通過 <dubbo:registry group="dubbo" /> 設定 zookeeper 的根節點，不設定將使用無根樹
• 支援 *號萬用字元<dubbo:reference group="*" version="*" />，可訂閱服務的所有分組和所有版本的提供者

更多詳情參考：Dubbo官網文件。

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④ Windows下簡單搭建Zookeeper

將下載好的Zookeeper解壓到本地目錄下，並修改zoo.cfg配置檔案。

步驟如下：

• 解壓執行bin/zkServer.cmd ，初次執行會報錯，沒有zoo.cfg配置檔案；

• 將conf下的zoo_sample.cfg複製一份改名為zoo.cfg即可。
  注意幾個重要位置：

  dataDir=./   臨時資料儲存的目錄（可寫相對路徑）
  clientPort=2181   zookeeper的預設埠號
  

  修改完成後再次啟動zookeeper

• 使用zkCli.cmd測試

  ls /：列出zookeeper根下儲存的所有節點
  create –e  /myzookeeper 123：建立一個myzookeeper 節點，值為123
  get /myzookeeper ：獲取/myzookeeper 節點的值
  

服務端啟動示意圖如下：

客戶端測試如下：

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【4】Windows下安裝Dubbo管理控制檯

dubbo本身並不是一個服務軟體。它其實就是一個jar(2.6之後為jar,之前為war需要在Tomcat下執行)包能夠幫你的java程式連線到zookeeper，並利用zookeeper消費、提供服務。所以你不用在Linux上啟動什麼dubbo服務。

但是為了讓使用者更好的管理監控眾多的dubbo服務，官方提供了一個視覺化的監控程式，不過這個監控即使不裝也不影響使用。

安裝步驟如下：

• 進入Dubbo的GitHub專案專案地址；

• 在最下方Dubbo eco system中點選進入Dubbo-OPS；

• Download ZIP並解壓到本地
  

• 進入目錄，修改dubbo-admin配置
  修改 src\main\resources\application.properties 指定zookeeper地址：

  dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
  

• 打包dubbo-adminmvn clean package -Dmaven.test.skip=true

  D:\Java_Tomcat_MySQL_jdk_zip\incubator-dubbo-ops-master\dubbo-admin>mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
  
  //D:\Java_Tomcat_MySQL_jdk_zip\incubator-dubbo-ops-master 為專案路徑
  

打包成功如下圖所示：

• 使用命令執行jarjava -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar
• 瀏覽器訪問(http://localhost:7001/)預設使用者名稱密碼root/root
  

Dubbo OPS專案與管理後臺jar包下載：點選下載。

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【5】伺服器提供者/消費者專案簡單實踐

① 簡單需求

某個電商系統，訂單服務需要呼叫使用者服務獲取某個使用者的所有地址。

我們現在 需要建立兩個服務模組進行測試 ：

模組	功能
訂單服務模組	建立訂單等
使用者服務模組	查詢使用者地址等

測試預期結果：訂單服務模組在A伺服器，使用者服務模組在B伺服器，A可以遠端呼叫B的功能。

② 建立服務提供者和消費者

如下所示，建立兩個maven工程，分別表示provider和consumer：

那消費者如何呼叫provider的方法呢？這裡如果將provider依賴進consumer，則就成了單體應用。

或者可以這樣，將provider的bean和service拷貝到consumer中，如下所示：

該種方式專案例項參考SpringBoot整合Dubbo和Zookeeper。

這種方式是有問題：第一，暫且不說現在OrderServiceImpl呼叫UserService肯定失敗(實現類在另外一個專案)；第二，UserService可能會被多個模組呼叫，原則上不應該每個呼叫UserService的模組都新增bean和UserService介面，添麻煩。而且也不符合Dubbo的服務化最佳實踐。

這裡將bean和介面抽離出來放在一個公共API專案中，provider和consumer依賴該專案。如下所示：

現在需要解決的問題就是遠端呼叫，OrderServiceImpl如何呼叫userService.getUserAddressList(userId);。

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③ Dubbo改造服務提供者

第一步：引入依賴：

<!-- 引入dubbo -->
	<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/dubbo -->
	<dependency>
		<groupId>com.alibaba</groupId>
		<artifactId>dubbo</artifactId>
		<version>2.6.2</version>
	</dependency>
	<!-- 註冊中心使用的是zookeeper，引入操作zookeeper的客戶端端 -->
	<dependency>
		<groupId>org.apache.curator</groupId>
		<artifactId>curator-framework</artifactId>
		<version>2.12.0</version>
	</dependency>

dubbo 2.6以前的版本引入zkclient操作zookeeper ，dubbo 2.6及以後的版本引入curator操作zookeeper。

下面兩個zk客戶端根據dubbo版本2選1即可：

<dependency>
	<groupId>com.101tec</groupId>
	<artifactId>zkclient</artifactId>
	<version>0.10</version>
</dependency>
<!-- curator-framework -->
<dependency>
	<groupId>org.apache.curator</groupId>
	<artifactId>curator-framework</artifactId>
	<version>2.12.0</version>
</dependency>

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第二步，配置服務

在provider類路徑下新增配置檔案provider.xml：

	<!-- 1、指定當前服務/應用的名字（同樣的服務名字相同，不要和別的服務同名） -->
	<dubbo:application name="user-service-provider"></dubbo:application>
	
	<!-- 2、指定註冊中心的位置 -->
	<!-- <dubbo:registry address="zookeeper://127.0.0.1:2181"></dubbo:registry> -->
	<dubbo:registry protocol="zookeeper" address="127.0.0.1:2181"></dubbo:registry>
	
	<!-- 3、指定通訊規則（通訊協議？通訊埠） -->
	<dubbo:protocol name="dubbo" port="20882"></dubbo:protocol>
	
	<!-- 4、暴露服務   ref：指向服務的真正的實現物件 -->
	<dubbo:service interface="com.web.gmall.service.UserService" 
		ref="userServiceImpl" >
		<dubbo:method name="getUserAddressList" timeout="1000"></dubbo:method>
	</dubbo:service>
	
	<!--統一設定服務提供方的規則  -->
	<dubbo:provider timeout="1000"></dubbo:provider>
	
	<!-- 服務的實現 -->
	<bean id="userServiceImpl" class="com.web.gmall.service.impl.UserServiceImpl"></bean>

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第三步，編寫主類進行測試

public class MainApplication {
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		ClassPathXmlApplicationContext ioc = new ClassPathXmlApplicationContext("provider.xml");
		ioc.start();
		
		System.in.read();
	}
}

使用Dubbo Admin管理後臺檢視，可以發現已經新增了一個服務提供者：

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④ Dubbo改造服務消費者

第一步：引入依賴：

<!-- 引入dubbo -->
	<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/dubbo -->
	<dependency>
		<groupId>com.alibaba</groupId>
		<artifactId>dubbo</artifactId>
		<version>2.6.2</version>
	</dependency>
	<!-- 註冊中心使用的是zookeeper，引入操作zookeeper的客戶端端 -->
	<dependency>
		<groupId>org.apache.curator</groupId>
		<artifactId>curator-framework</artifactId>
		<version>2.12.0</version>
	</dependency>

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第二步，配置服務

在消費者class資源路徑下配置consumer.xml：

    <context:component-scan base-package="com.web.gmall.service.impl"></context:component-scan>

	<dubbo:application name="order-service-consumer"></dubbo:application>
	
	<dubbo:registry address="zookeeper://127.0.0.1:2181"></dubbo:registry>
	
	
	<!--宣告需要呼叫的遠端服務的介面；生成遠端服務代理  -->
	<dubbo:reference interface="com.web.gmall.service.UserService" 
		id="userService" >
	</dubbo:reference>

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第三步，編寫主類進行測試

public class MainApplication {
	
	@SuppressWarnings("resource")
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("consumer.xml");
		
		OrderService orderService = applicationContext.getBean(OrderService.class);
		
		orderService.initOrder("1");
		System.out.println("呼叫完成....");
		System.in.read();
	}
}

在保證Zookeeper服務端，Dubbo Admin和伺服器提供者啟動並正常執行前提下，執行該消費者主類，將會從服務提供者那裡獲取資料！

使用Dubbo Admin後臺檢視：

截止現在，Dubbo+Zookeeper簡單整合實踐，原始碼下載地址。

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【6】安裝Monitor監控中心

Simple Monitor 掛掉不會影響到 Consumer 和 Provider 之間的呼叫，所以用於生產環境不會有風險。

Simple Monitor 採用磁碟儲存統計資訊，請注意安裝機器的磁碟限制，如果要叢集，建議用mount共享磁碟。

① 安全並執行Monitor

和安裝Dubbo Admin時步驟類似，進入incubator-dubbo-ops-master\dubbo-monitor-simple目錄下，使用maven命令進行打包：

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

這裡執行jar前，需要檢視一下配置檔案。將dubbo-monitor-simple-2.0.0-assembly.tar.gz複製並解壓到指定資料夾下，檢視其conf目錄下的配置檔案：

// Zookeeper註冊中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
//監控中心於其他服務通訊埠
dubbo.protocol.port=7070
//監控中心web頁面訪問埠
dubbo.jetty.port=8080

之後，進入dubbo-monitor-simple-2.0.0\assembly.bin目錄，執行start.bat。

進入瀏覽器檢視監控中心：

此時監控中心還沒有消費者。

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② 修改服務提供者/消費者配置

在consumer.xml中新增如下配置：

<dubbo:monitor protocol="registry"></dubbo:monitor>

在provider.xml中如下配置：

<dubbo:monitor address="127.0.0.1:7070"></dubbo:monitor>

這兩種有什麼區別？參考官方文件：

重新啟動provider和consumer，提供者向消費者索取服務再次檢視Monitor，將會發現com.alibaba.dubbo.monitor.MonitorService對應的consumer有兩個：provider和consumer都是MonitorService的消費者！