Dubbo!dubbo原理設計詳解

Dubbo是Alibaba開源的分布式服務架構，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，要麼是提供方提供服務，要麼是消費方消費服務，是以基于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。關于注冊中心、協定支援、服務監控等内容，詳見後面描述。

總體架構

Dubbo的總體架構，如圖所示：

Dubbo架構設計一共劃分了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作業務邏輯的接口層。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， 位于中軸線上的為雙方都用到的接口。

下面，結合Dubbo官方文檔，我們分别了解一下架構分層架構中，各個層次的設計要點：

1. 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作。
2. 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。
3. 服務代理層（Proxy）：服務接口透明代理，生成服務的用戶端Stub和伺服器端Skeleton，以ServiceProxy為中心，擴充接口為ProxyFactory。
4. 服務注冊層（Registry）：封裝服務位址的注冊與發現，以服務URL為中心，擴充接口為RegistryFactory、Registry和RegistryService。可能沒有服務注冊中心，此時服務提供方直接暴露服務。
5. 叢集層（Cluster）：封裝多個提供者的路由及負載均衡，并橋接注冊中心，以Invoker為中心，擴充接口為Cluster、Directory、Router和LoadBalance。将多個服務提供方組合為一個服務提供方，實作對服務消費方來透明，隻需要與一個服務提供方進行互動。
6. 監控層（Monitor）：RPC調用次數和調用時間監控，以Statistics為中心，擴充接口為MonitorFactory、Monitor和MonitorService。
7. 遠端調用層（Protocol）：封将RPC調用，以Invocation和Result為中心，擴充接口為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作，也可能是一個遠端的實作，也可能一個叢集實作。
8. 資訊交換層（Exchange）：封裝請求響應模式，同步轉異步，以Request和Response為中心，擴充接口為Exchanger、ExchangeChannel、ExchangeClient和ExchangeServer。
9. 網絡傳輸層（Transport）：抽象mina和netty為統一接口，以Message為中心，擴充接口為Channel、Transporter、Client、Server和Codec。
10. 資料序列化層（Serialize）：可複用的一些工具，擴充接口為Serialization、 ObjectInput、ObjectOutput和ThreadPool。

從上圖可以看出，Dubbo對于服務提供方和服務消費方，從架構的10層中分别提供了各自需要關心和擴充的接口，建構整個服務生态系統（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，對于上述各層之間關系的描述，如下所示：

• 在RPC中，Protocol是核心層，也就是隻要有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，隻是想讓看圖者更直覺的了解哪些類分屬于用戶端與伺服器端，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，是以Cluster的目的是将多個Invoker僞裝成一個Invoker，這樣其它人隻要關注Protocol層Invoker即可，加上Cluster或者去掉Cluster對其它層都不會造成影響，因為隻有一個提供者時，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，隻有到了暴露給使用者使用時，才用Proxy将Invoker轉成接口，或将接口實作轉成Invoker，也就是去掉Proxy層RPC是可以Run的，隻是不那麼透明，不那麼看起來像調本地服務一樣調遠端服務。
• 而Remoting實作是Dubbo協定的實作，如果你選擇RMI協定，整個Remoting都不會用上，Remoting内部再劃為Transport傳輸層和Exchange資訊交換層，Transport層隻負責單向消息傳輸，是對Mina、Netty、Grizzly的抽象，它也可以擴充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，隻是為了全局概覽，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架構，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，服務提供方實作服務，而服務消費方調用服務。

服務注冊

對于服務提供方，它需要釋出服務，而且由于應用系統的複雜性，服務的數量、類型也不斷膨脹；對于服務消費方，它最關心如何擷取到它所需要的服務，而面對複雜的應用系統，需要管理大量的服務調用。而且，對于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。

通過将服務統一管理起來，可以有效地優化内部應用對服務釋出/使用的流程和管理。服務注冊中心可以通過特定協定來完成服務對外的統一。Dubbo提供的注冊中心有如下幾種類型可供選擇：

• Multicast注冊中心
• Zookeeper注冊中心
• Redis注冊中心
• Simple注冊中心

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态進行有效的監控，進而改進服務品質。

遠端通信與資訊交換

遠端通信需要指定通信雙方所約定的協定，在保證通信雙方了解協定語義的基礎上，還要保證高效、穩定的消息傳輸。Dubbo繼承了目前主流的網絡通信架構，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，看一下基于RPC層，服務提供方和服務消費方之間的調用關系，如圖所示：

上圖中，藍色的表示與業務有互動，綠色的表示隻對Dubbo内部互動。上述圖所描述的調用流程如下：

1. 服務提供方釋出服務到服務注冊中心；
2. 服務消費方從服務注冊中心訂閱服務；
3. 服務消費方調用已經注冊的可用服務

接着，将上面抽象的調用流程圖展開，詳細如圖所示：

注冊/登出服務

服務的注冊與登出，是對服務提供方角色而言，那麼注冊服務與登出服務的時序圖，如圖所示：

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注冊中心訂閱指定的有服務提供方釋出的服務，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：

協定支援

Dubbo支援多種協定，如下所示：

• Dubbo協定
• Hessian協定
• HTTP協定
• RMI協定
• WebService協定
• Thrift協定
• Memcached協定
• Redis協定

在通信過程中，不同的服務等級一般對應着不同的服務品質，那麼選擇合适的協定便是一件非常重要的事情。你可以根據你應用的建立來選擇。例如，使用RMI協定，一般會受到防火牆的限制，是以對于外部與内部進行通信的場景，就不要使用RMI協定，而是基于HTTP協定或者Hessian協定。

參考補充

Dubbo以包結構來組織各個子產品，各個子產品及其關系，如圖所示：

可以通過Dubbo的代碼（使用Maven管理）組織，與上面的子產品進行比較。簡單說明各個包的情況：

• dubbo-common 公共邏輯子產品，包括Util類和通用模型。
• dubbo-remoting 遠端通訊子產品，相當于Dubbo協定的實作，如果RPC用RMI協定則不需要使用此包。
• dubbo-rpc 遠端調用子產品，抽象各種協定，以及動态代理，隻包含一對一的調用，不關心叢集的管理。
• dubbo-cluster 叢集子產品，将多個服務提供方僞裝為一個提供方，包括：負載均衡、容錯、路由等，叢集的位址清單可以是靜态配置的，也可以是由注冊中心下發。
• dubbo-registry 注冊中心子產品，基于注冊中心下發位址的叢集方式，以及對各種注冊中心的抽象。
• dubbo-monitor 監控子產品，統計服務調用次數，調用時間的，調用鍊跟蹤的服務。
• dubbo-config 配置子產品，是Dubbo對外的API，使用者通過Config使用Dubbo，隐藏Dubbo所有細節。
• dubbo-container 容器子產品，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。

願意了解架構技術或者源碼的朋友直接求求交流分享技術：2042849237

分布式的一些解決方案，有願意了解的朋友可以找我們團隊探讨 。

更多詳細源碼參考來源：http://minglisoft.cn/technology