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服務化改造實踐（一）| Dubbo + ZooKeeper

“沒有最好的技術，隻有最合适的技術。”我想這句話也同樣适用于微服務領域，沒有最好的服務架構，隻有最适合自己的服務改造。在 Dubbo 的未來規劃中，除了保持自身技術上的領先性，關注性能、大流量、大規模叢集領域的挑戰外，圍繞 Dubbo 核心來發展生态，将 Dubbo 打造成一個服務化改造的整體方案也是重點之一。從本期開始，我們将推出“服務化改造”系列文章，通過在一些外圍系統和服務化基礎元件上的開發實踐，分享Dubbo 生态下的服務化改造收獲和總結。

» 8月26日，Aliware Open Source 将首次在成都舉辦 Apache Dubbo 的meetup活動，Dubbo 、Sentinel和 Nacos 的小哥哥和小姐姐都會在現場進行技術分享，歡迎成都的朋友報名參加我們的活動喔，搜尋“阿裡巴巴中間件”公衆号，背景發送“成都meetup”，擷取報名連結。

一、改造背景

在現代的分布式應用中，往往會出現節點和節點之間的協調問題，其中就包括了：選主，叢集管理，分布式鎖，分布式配置管理，統一命名服務，狀态同步等訴求。Apache ZooKeeper，正如它的名字所暗示的那樣，動物園管理者，就是為了解決這些訴求的一個分布式協調服務架構。

為了保證系統的高可用，ZooKeeper本身也可以部署成叢集模式，稱之為ZooKeeper Ensemble。ZooKeeper叢集中始終確定其中的一台為leader的角色，并通過ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast Protocol）[1] 協定確定所有節點上的資訊的一緻。用戶端可以通路叢集中的任何一台進行讀寫操作，而不用擔心資料出現不一緻的現象。

服務化改造實踐（一）| Dubbo + ZooKeeper

O'Reilly的ebook-Zookeeper-Distributed Process Coordination

ZooKeeper中的資料存儲方式與傳統的UNIX檔案系統相似，節點按照樹狀結構來組織，其中，節點被稱之為znodes（ZooKeeper資料節點）

服務化改造實踐（一）| Dubbo + ZooKeeper

二、基本用法

可以通過直接下載下傳的方式[2] 安裝并運作ZooKeeper，在Mac上也可以通過Homebrew [3] brew install zookeeper 來安裝，考慮到通用性，本文采用docker的方式來運作ZooKeeper。如果沒有安裝docker，請先準備好docker環境 [4]。

1、啟動 ZooKeeper

執行指令将 ZooKeeper，運作在docker容器中。

docker run --rm --name zookeeper -p 2181:2181 zookeeper

2、進入 Zookeeper 容器

docker exec -it zookeeper bash

在bin 目錄下有啟動 ZooKeeper 的指令 zkServer 以及管理控制台 zkCli

bash-4.4# ls -l bintotal 36
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe       232 Mar 27 04:32 
README.txt
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1937 Mar 27 04:32 
zkCleanup.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1056 Mar 27 04:32 
zkCli.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1534 Mar 27 04:32 
zkCli.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1759 Mar 27 04:32 
zkEnv.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      2696 Mar 27 04:32 
zkEnv.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1089 Mar 27 04:32 
zkServer.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      6773 Mar 27 04:32 
zkServer.sh``

3、通過zkCli進入Zookeeper管理界面

由于是通過Docker啟動，ZooKeeper 程序已經啟動，并通過2181端口對外提供服務。

bash-4.4# psPID   USER     TIME  COMMAND
1 zookeepe  0:02 /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre/bin/java -Dzookeeper.log.dir=. -Dzookeeper.root
   32 root      0:00 bash
   42 root      0:00 ps

是以可以直接通過zkCli來通路 ZooKeeper 的控制台來進行管理。

bash-4.4# bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181Connecting to 127.0.0.1:2181...
WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0] helpZooKeeper -server host:port cmd args    stat path [watch]
set path data [version]
ls path [watch]
delquota [-n|-b] path
ls2 path [watch]
setAcl path acl
setquota -n|-b val path    history
redo cmdno
printwatches on|off
delete path [version]
sync path
listquota path
rmr path
get path [watch]
create [-s] [-e] path data acl
addauth scheme auth
quit
getAcl path
close
connect host:port

4.zkCli上的一些基本操作

建立 /hello-zone 節點：

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] create /hello-zone 'world'Created /hello-zone

列出 / 下的子節點，确認 hello-zone 被建立：

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] create /hello-zone 'world'Created /hello-zone

列出 /hello-zone的子節點，确認為空：

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 21] ls /hello-zone[]

擷取存儲在 /hello-zone節點上的資料：

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 22] get /hello-zone
world

三、在 Dubbo 中使用ZooKeeper

Dubbo使用 ZooKeeper 用于服務的注冊發現和配置管理，在ZooKeeper中資料的組織由下圖所示：

服務化改造實踐（一）| Dubbo + ZooKeeper

首先，所有Dubbo相關的資料都組織在 /duboo 的根節點下。

二級目錄是服務名，如 com.foo.BarService。

三級目錄有兩個子節點，分别 providers 和 consumers，表示該服務的提供者和消費者。

四級目錄記錄了與該服務相關的每一個應用執行個體的URL資訊，在 providers 下的表示該服務的所有提供者，而在 consumers 下的表示該服務的所有消費者。舉例說明，com.foo.BarService 的服務提供者在啟動時将自己的URL資訊注冊到 /dubbo/com.foo.BarService/providers 下;同樣的，服務消費者将自己的資訊注冊到相應的 consumers 下，同時，服務消費者會訂閱其所對應的 providers 節點，以便能夠感覺到服務提供方位址清單的變化。

四、準備示例代碼

本文代碼可以在以下

連結

中找到。

1、接口定義

一個定義簡單的 GreetingService 接口，隻有裡面一個簡單的方法 sayHello 向調用者問好。

public interface GreetingService {
String sayHello(String name);}

2、服務端：服務實作

實作 GreetingService接口，并通過 @Service 來标注其為Dubbo的一個服務。

@Servicepublic class AnnotatedGreetingService implements GreetingService {
public String sayHello(String name) {
    return "hello, " + name;
}}

3、服務端：組裝

定義 ProviderConfiguration 來組裝Dubbo服務。

@Configuration@EnableDubbo(scanBasePackages = "com.alibaba.dubbo.samples.impl")@PropertySource("classpath:/spring/dubbo-provider.properties")static class ProviderConfiguration {}

dubbo-provider.properties是在Spring應用中外置配置的方式，内容如下：

dubbo.application.name=demo-provider
dubbo.registry.address=zookeeper://$DOCKER_HOST:2181
dubbo.protocol.name=dubbo
dubbo.protocol.port=20880

由于ZooKeeper運作在Docker容器中，需要注意的是：

  • 本文假定Dubbo應用運作在主控端上，也就是Docker容器外，需要将ZooKeeper的位址替換成環境變量${DOCKER_HOST}所指定的IP位址，相關資訊請查閱Docker官方文檔；
  • 如果Dubbo應用也是Docker化的應用，隻需要用ZooKeeper的容器名，在本文中容器名是ZooKeeper；
  • 當然，如果不用容器方式啟動ZooKeeper，隻需要簡單的将這裡的$ DOCKER_HOST換成localhost即可。

4、服務端：啟動服務

在 main 方法中通過啟動一個Spring Context來對外提供Dubbo服務。

public class ProviderBootstrap {
public static void main(String[] args) throws Exception {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ProviderConfiguration.class);
    context.start();
    System.in.read();
}}

服務啟動端的的 main 方法，将會看到下面的輸出，代表服務端啟動成功，并在注冊中心（ZooKeeperRegistry）注冊上了 GreetingService 這個服務：

[03/08/18 10:50:33:033 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Register: dubbo://192.168.99.1:20880/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?anyhost=true&application=demo-provider&dubbo=2.6.2&generic=false&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=12938&side=provider&timestamp=1533264631849, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1

通過ZooKeeper管理終端觀察服務提供方的注冊資訊：

$ docker exec -it zookeeper bash
bash-4.4# bin/zkCli.sh -server localhost:218
Connecting to localhost:2181
...
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
...
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls
[dubbo%3A%2F%2F192.168.99.1%3A20880%2Fcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%3Fanyhost%3Dtrue%26application%3Ddemo-provider%26dubbo%3D2.6.2%26generic%3Dfalse%26interface%3Dcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%26methods%3DsayHello%26pid%3D12938%26side%3Dprovider%26timestamp%3D1533264631849]

可以看到剛剛啟動的Dubbo的服務在providers 節點下注冊了自己的URL位址：dubbo：//192.168.99.1：20880 /com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService？anyhost = true＆application = demo-provider＆dubbo =2.6 0.2＆通用=假接口=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService＆方法= sayHello的＆PID = 12938＆側=提供商時間戳=1533264631849

5、用戶端：引用服務

通過 @Reference 來在用戶端聲明服務的引用，運作時将會通過該引用發起全程調用，而服務的目标位址将會從ZooKeeper的provider 節點下查詢。

@Component("annotatedConsumer")public class GreetingServiceConsumer {
@Reference
private GreetingService greetingService;

public String doSayHello(String name) {
    return greetingService.sayHello(name);
}}

6、用戶端：組裝

定義ConsumerConfiguration來組裝Dubbo服務。

@Configuration@EnableDubbo(scanBasePackages = "com.alibaba.dubbo.samples.action")@PropertySource("classpath:/spring/dubbo-consumer.properties")@ComponentScan(value = {"com.alibaba.dubbo.samples.action"})static class ConsumerConfiguration {}

dubbo-consumer.properties是在Spring應用中外置配置的方式，内容如下：

dubbo.application.name=demo-consumer
dubbo.registry.address=zookeeper://$DOCKER_HOST:2181
dubbo.consumer.timeout=3000

與服務端：組裝相同，需要根據自己的運作環境來修改dubbo.registry.address中定義的$ DOCKER_HOST。請參閱步驟3的說明部分。

7、用戶端：發起遠端調用

運作 main 向已經啟動的服務提供方發起一次遠端調用。Dubbo會先向ZooKeeper訂閱服務位址，然後從傳回的位址清單中選取一個，向對端發起調用：

public class ConsumerBootstrap {
public static void main(String[] args) {public class ConsumerBootstrap {

public static void main(String[] args) throws IOException {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ConsumerConfiguration.class);
    context.start();
    GreetingServiceConsumer greetingServiceConsumer = context.getBean(GreetingServiceConsumer.class);
    String hello = greetingServiceConsumer.doSayHello("zookeeper");
    System.out.println("result: " + hello);
    System.in.read();
}

}

運作結果如下：

[03/08/18 01:42:31:031 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Register: consumer://192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?application=demo-consumer&category=consumers&check=false&default.timeout=3000&dubbo=2.6.2&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=82406&side=consumer&timestamp=1533274951195, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1 #1[03/08/18 01:42:31:031 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Subscribe: consumer://192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?application=demo-consumer&category=providers,configurators,routers&default.timeout=3000&dubbo=2.6.2&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=82406&side=consumer&timestamp=1533274951195, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1 #2...

result: hello, zookeeper

說明：

  1. 注冊：消費者：//192.168.99.1/...& category= consumers＆：消費者向ZooKeeper注冊自己的資訊，并放在 consumers 節點下
  2. 訂閱：消費者：//192.168.99.1/...& 類别=提供商，配置器，路由器：消費者同時向動物園管理者訂閱了providers、configurators、routers 節點，其中 configurations 與多寶配置相關，routers 與路由規則相關，值得注意的英文 providers 節點的訂閱，當有新的服務提供方加入後，由于訂閱的關系，新的位址清單會推送給訂閱方，服務的消費者也是以動态感覺到了位址清單的變化。 
$ docker exec -it zookeeper bash
bash-4.4# bin/zkCli.sh -server localhost:218
Connecting to localhost:2181
...
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
...
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] ls /dubbo/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService/consumers[consumer%3A%2F%2F192.168.99.1%2Fcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%3Fapplication%3Ddemo-consumer%26category%3Dconsumers%26check%3Dfalse%26default.timeout%3D3000%26dubbo%3D2.6.2%26interface%3Dcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%26methods%3DsayHello%26pid%3D82406%26side%3Dconsumer%26timestamp%3D1533274951195]

可以看到Dubbo的服務消費者在 consumers 節點下注冊了自己的URL位址：

consumer://192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?application=demo-consumer&category=providers,configurators,routers&default.timeout=3000&dubbo=2.6.2&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=82406&side=consumer&timestamp=1533274951195

五、總結

本文側重介紹了如何在Dubbo應用中使用Zookeeper做為注冊中心，當然，本文也提到了Zookeeper在Dubbo的應用場景下還承擔了配置中心和服務治理的職責。本文中的Zookeeper是單節點，Standalone的模式，在生産環境中為了高可用的訴求，往往會元件Zookeeper叢集，也就是Zookeeper ensemble模式。

通過本文的學習，讀者可以掌握到：

  • ZooKeeper的基本概念和基本用法
  • ZooKeeper在Dubbo應用中的作用
  • 通過實戰了解ZooKeeper與Dubbo的互動
  • Dubbo在ZooKeeper中服務注冊，消費資訊的存儲方式

當然，自從阿裡巴巴開源 Nacos 後，Dubbo生态中又多了一項動态服務發現的選項，Nacos + Dubbo的組合正進一步釋放 Dubbo 在雲原生及ServiceMesh時代中，在大規模微服務治理、流量治理、服務內建與服務共享等服務平台能力建設上的威力。-

參考連結：

[1]

https://www.ixiacom.com/company/blog/apache-zab-zookeeper-atomic-broadcast-protocol

[2]

https://www.apache.org/dyn/closer.cgi/zookeeper/

[3] https: //brew.sh

[4]

https://www.docker.com/community-edition
服務化改造實踐（一）| Dubbo + ZooKeeper
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