一、基础知识
1、分布式基础理论
1.1)、什么是分布式系统?
《分布式系统原理与范型》定义:
“分布式系统是若干独立计算机的集合,这些计算机对于用户来说就像单个相关系统”
分布式系统(distributed system)是建立在网络之上的软件系统。
随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大,常规的垂直应用架构已无法应对,分布式服务架构以及流动计算架构势在必行,亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。
1.2)、发展演变
单一应用架构
当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。此时,用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是关键。
适用于小型网站,小型管理系统,将所有功能都部署到一个功能里,简单易用。
缺点: 1、性能扩展比较难
2、协同开发问题
3、不利于升级维护
垂直应用架构
当访问量逐渐增大,单一应用增加机器带来的加速度越来越小,将应用拆成互不相干的几个应用,以提升效率。此时,用于加速前端页面开发的Web框架(MVC)是关键。
通过切分业务来实现各个模块独立部署,降低了维护和部署的难度,团队各司其职更易管理,性能扩展也更方便,更有针对性。
缺点: 公用模块无法重复利用,开发性的浪费
分布式服务架构
当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的**分布式服务框架(RPC)**是关键。
流动计算架构
当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)[ Service Oriented Architecture]是关键。
1.3)、RPC
什么叫RPC
RPC【Remote Procedure Call】是指远程过程调用,是一种进程间通信方式,他是一种技术的思想,而不是规范。它允许程序调用另一个地址空间(通常是共享网络的另一台机器上)的过程或函数,而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。即程序员无论是调用本地的还是远程的函数,本质上编写的调用代码基本相同。
RPC基本原理
RPC两个核心模块:通讯,序列化。
2、dubbo核心概念
2.1)、简介
Apache Dubbo (incubating) |ˈdʌbəʊ| 是一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架,它提供了三大核心能力:面向接口的远程方法调用,智能容错和负载均衡,以及服务自动注册和发现。
官网:
2.2)、基本概念
服务提供者(Provider):暴露服务的服务提供方,服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。
服务消费者(Consumer): 调用远程服务的服务消费方,服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务,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。
注册中心(Registry):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
监控中心(Monitor):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
调用关系说明:
服务容器负责启动,加载,运行服务提供者。
服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。
服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务。
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。
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。
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。
3、dubbo环境搭建
3.1)、【windows】-安装zookeeper
1、下载zookeeper 网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.13/ Apache Downloads |
---|
2、解压zookeeper 解压运行zkServer.cmd ,初次运行会报错,没有zoo.cfg配置文件 |
3、修改zoo.cfg配置文件 将conf下的zoo_sample.cfg复制一份改名为zoo.cfg即可。 注意几个重要位置: dataDir=./ 临时数据存储的目录(可写相对路径) clientPort=2181 zookeeper的端口号 修改完成后再次启动zookeeper |
4、使用zkCli.cmd测试 ls /:列出zookeeper根下保存的所有节点 create –e /atguigu 123:创建一个atguigu节点,值为123 get /atguigu:获取/atguigu节点的值 |
3.2)、【windows】-安装dubbo-admin管理控制台
dubbo本身并不是一个服务软件。它其实就是一个jar包能够帮你的java程序连接到zookeeper,并利用zookeeper消费、提供服务。所以你不用在Linux上启动什么dubbo服务。
但是为了让用户更好的管理监控众多的dubbo服务,官方提供了一个可视化的监控程序,不过这个监控即使不装也不影响使用。
1、下载dubbo-admin https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops ![]() |
---|
2、进入目录,修改dubbo-admin配置 修改 src\main\resources\application.properties 指定zookeeper地址 ![]() |
3、打包dubbo-admin mvn clean package -Dmaven.test.skip=true |
4、运行dubbo-admin java -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar 注意:【有可能控制台看着启动了,但是网页打不开,需要在控制台按下ctrl+c即可】 默认使用root/root登录 ![]() |
新版:选择master或develop分支下载
3.3)、【linux】-安装zookeeper
1、安装jdk
1、下载jdk http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html ![]() 不要使用wget命令获取jdk链接,这是默认不同意,导致下载来的jdk压缩内容错误 |
---|
2、上传到服务器并解压 ![]() |
3、设置环境变量 /usr/local/java/jdk1.8.0_171 文件末尾加入下面配置 export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8.0_171 export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH ![]() |
4、使环境变量生效&测试JDK ![]() |
2、安装zookeeper
1、下载zookeeper 网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/ wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/zookeeper-3.4.11.tar.gz |
---|
2、解压 ![]() |
3、移动到指定位置并改名为zookeeper ![]() ![]() |
3、开机启动zookeeper
1 | 1)-复制如下脚本 |
2)-把脚本注册为Service
3)-增加权限
4、配置zookeeper
1、初始化zookeeper配置文件
拷贝/usr/local/zookeeper/conf/zoo_sample.cfg
到同一个目录下改个名字叫zoo.cfg
2、启动zookeeper
3.4)、【linux】-安装dubbo-admin管理控制台
1、安装Tomcat8(旧版dubbo-admin是war,新版是jar不需要安装Tomcat)
1、下载Tomcat8并解压 https://tomcat.apache.org/download-80.cgi wget http://mirrors.shu.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.32/bin/apache-tomcat-8.5.32.tar.gz |
---|
2、解压移动到指定位置 ![]() |
3、开机启动tomcat8 ![]() 复制如下脚本 #!/bin/bash #chkconfig:2345 21 90 #description:apache-tomcat-8 #processname:apache-tomcat-8 CATALANA_HOME=/opt/apache-tomcat-8.5.32 export JAVA_HOME=/opt/java/jdk1.8.0_171 case $1 in start) echo “Starting Tomcat…” $CATALANA_HOME/bin/startup.sh ;; stop) echo “Stopping Tomcat…” $CATALANA_HOME/bin/shutdown.sh ;; restart) echo “Stopping Tomcat…” $CATALANA_HOME/bin/shutdown.sh sleep 2 echo echo “Starting Tomcat…” $CATALANA_HOME/bin/startup.sh ;; *) echo “Usage: tomcat {start|stop|restart}” ;; esac |
4、注册服务&添加权限 ![]() ![]() |
5、启动服务&访问tomcat测试![]() |
2、安装dubbo-admin
dubbo本身并不是一个服务软件。它其实就是一个jar包能够帮你的java程序连接到zookeeper,并利用zookeeper消费、提供服务。所以你不用在Linux上启动什么dubbo服务。
但是为了让用户更好的管理监控众多的dubbo服务,官方提供了一个可视化的监控程序,不过这个监控即使不装也不影响使用。
1、下载dubbo-admin https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops ![]() |
---|
2、进入目录,修改dubbo-admin配置 修改 src\main\resources\application.properties 指定zookeeper地址![]() |
3、打包dubbo-admin mvn clean package -Dmaven.test.skip=true |
4、运行dubbo-admin java -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar 默认使用root/root 登陆 ![]() |
4、dubbo-helloworld
4.1)、提出需求
某个电商系统,订单服务需要调用用户服务获取某个用户的所有地址;
我们现在 需要创建两个服务模块进行测试
模块 | 功能 |
---|---|
订单服务web模块 | 创建订单等 |
用户服务service模块 | 查询用户地址等 |
测试预期结果:
订单服务web模块在A服务器,用户服务模块在B服务器,A可以远程调用B的功能。
4.2)、工程架构
根据 dubbo《服务化最佳实践》
1、分包
建议将服务接口,服务模型,服务异常等均放在 API 包中,因为服务模型及异常也是 API 的一部分,同时,这样做也符合分包原则:重用发布等价原则(REP),共同重用原则(CRP)。
如果需要,也可以考虑在 API 包中放置一份 spring 的引用配置,这样使用方,只需在 spring 加载过程中引用此配置即可,配置建议放在模块的包目录下,以免冲突,如:com/alibaba/china/xxx/dubbo-reference.xml。
2、粒度
服务接口尽可能大粒度,每个服务方法应代表一个功能,而不是某功能的一个步骤,否则将面临分布式事务问题,Dubbo 暂未提供分布式事务支持。
服务接口建议以业务场景为单位划分,并对相近业务做抽象,防止接口数量爆炸。
不建议使用过于抽象的通用接口,如:Map query(Map),这样的接口没有明确语义,会给后期维护带来不便。
4.3)、创建模块
1、gmall-interface:公共接口层(model,service,exception…)
作用:定义公共接口,也可以导入公共依赖 |
---|
1、Bean模型 public class UserAddress implements Serializable{ private Integer id; private String userAddress; private String userId; private String consignee; private String phoneNum; private String isDefault; } |
3、Service接口 UserService public List |
![]() |
2、gmall-user:用户模块(对用户接口的实现)
1、pom.xml
1 | <dependencies> |
2、Service
1 | public class UserServiceImpl implements UserService { |
3、gmall-order-web:订单模块(调用用户模块)
1、pom.xml
1 | <dependencies> |
2、测试
1 | public class OrderService { |
现在这样是无法进行调用的。我们gmall-order-web引入了gmall-interface,但是interface的实现是gmall-user,我们并没有引入,而且实际他可能还在别的服务器中。
4.4)、使用dubbo改造
1、改造gmall-user作为服务提供者
1 | 1、引入dubbo |
1 | 最新3.x版引入: |
1 | 2、配置提供者(resource下新建provider.xml) |
1 | package com.lxg.gmall; |
2、改造gmall-order-web作为服务消费者
1 | <dependencies> |
1 | 2、配置消费者信息 |
3、测试调用
访问gmall-order-web的initOrder请求,会调用UserService获取用户地址;
调用成功。说明我们order已经可以调用远程的UserService了;
4、注解版
1 | 1、服务提供方 |
1 | 2、服务消费方 |
5、监控中心
5.1)、dubbo-admin
图形化的服务管理页面;安装时需要指定注册中心地址,即可从注册中心中获取到所有的提供者/消费者进行配置管理
5.2)、dubbo-monitor-simple(新版已经没有这个了)
简单的监控中心;
1、安装
1、下载 dubbo-ops
https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops
2、修改配置指定注册中心地址
进入 dubbo-monitor-simple\src\main\resources\conf
修改 dubbo.properties文件
3、打包dubbo-monitor-simple
mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
4、解压 tar.gz 文件,并运行start.bat
如果缺少servlet-api,自行导入servlet-api再访问监控中心
5、启动访问8080
2、监控中心配置
1 | 所有服务配置连接监控中心,进行监控统计 |
Simple Monitor 挂掉不会影响到 Consumer 和 Provider 之间的调用,所以用于生产环境不会有风险。
Simple Monitor 采用磁盘存储统计信息,请注意安装机器的磁盘限制,如果要集群,建议用mount共享磁盘。
6、整合SpringBoot
1、引入spring-boot-starter以及dubbo和curator的依赖
1 | 老版这个: |
1 | 新版这个: |
SpringBoot版本不要太高,我的为2.3.1.RELEASE
2、配置application.properties
提供者
1 | dubbo.application.name=boot-user-service-provider |
消费者
1 | server.port=8081 |
3、dubbo注解
1 | @Service、@Reference |
二、dubbo配置
1、配置原则
JVM 启动 -D 参数优先,这样可以使用户在部署和启动时进行参数重写,比如在启动时需改变协议的端口。
XML 次之,如果在 XML 中有配置,则 dubbo.properties 中的相应配置项无效。
Properties 最后,相当于缺省值,只有 XML 没有配置时,dubbo.properties 的相应配置项才会生效,通常用于共享公共配置,比如应用名。
新版有四种方式:
1、API配置
1 | public static void main(String[] args) throws IOException { |
2、XML配置
1 | <!-- dubbo-provier.xml --> |
1 | // AnnotationService服务实现 |
1 | ## dubbo.properties |
4、Spring Boot + Annotation 配置
1 | ## application.properties |
配置读取顺序:
vm选项->xml配置或注解->api方式->application.properties->dubbo.proerties
2、Check
1 | <!-- <dubbo:reference id="userService" check="false" interface="com.lxg.gmall.service.UserService"/>--> |
3、重试次数
失败自动切换,当出现失败,重试其它服务器,但重试会带来更长延迟。可通过 retries="2" 来设置重试次数(不含第一次)。
1 | 重试次数配置如下: |
4、超时时间
由于网络或服务端不可靠,会导致调用出现一种不确定的中间状态(超时)。为了避免超时导致客户端资源(线程)挂起耗尽,必须设置超时时间。
1、Dubbo消费端
1 | 全局超时配置 |
2、Dubbo服务端
1 | 全局超时配置 |
3、配置原则
dubbo推荐在Provider上尽量多配置Consumer端属性:
1 | 1、作服务的提供者,比服务使用方更清楚服务性能参数,如调用的超时时间,合理的重试次数,等等 |
配置的覆盖规则:
1) 方法级配置别优于接口级别,即小Scope优先
2) Consumer端配置 优于 Provider配置 优于 全局配置,
3) 最后是Dubbo Hard Code的配置值(见配置文档)
5、版本号
当一个接口实现,出现不兼容升级时,可以用版本号过渡,版本号不同的服务相互间不引用。
可以按照以下的步骤进行版本迁移:
在低压力时间段,先升级一半提供者为新版本
再将所有消费者升级为新版本
然后将剩下的一半提供者升级为新版本
1 | 老版本服务提供者配置: |
6、本地存根
远程服务后,客户端通常只剩下接口,而实现全在服务器端,但提供方有些时候想在客户端也执行部分逻辑。
使用场景
做 ThreadLocal 缓存,提前验证参数,调用失败后伪造容错数据等等,此时就需要在 API 中带上 Stub,客户端生成 Proxy 实例,会把 Proxy 通过构造函数传给 Stub 1,然后把 Stub 暴露给用户,Stub 可以决定要不要去调 Proxy。
配置
1 | <dubbo:consumer interface="com.foo.BarService" stub="true" /> |
或
1 | <dubbo:consumer interface="com.foo.BarService" stub="com.foo.BarServiceStub" /> |
7、spingboot整合dubbo的方式
1 | SpringBoot与dubbo整合的三种方式: |
三、高可用
1、zookeeper宕机与dubbo直连
现象:zookeeper注册中心宕机,还可以消费dubbo暴露的服务。
原因:
1 | 健壮性 |
高可用:通过设计,减少系统不能提供服务的时间;
1 | //dubbo直连 |
2、集群下dubbo负载均衡配置
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。
负载均衡策略
1 | Random LoadBalance |
配置属性:
loadbalance=”xxx”
3、整合hystrix,服务熔断与降级处理
1、服务降级
什么是服务降级?
当服务器压力剧增的情况下,根据实际业务情况及流量,对一些服务和页面有策略的不处理或换种简单的方式处理,从而释放服务器资源以保证核心交易正常运作或高效运作。
可以通过服务降级功能临时屏蔽某个出错的非关键服务,并定义降级后的返回策略。
向注册中心写入动态配置覆盖规则:
1 | RegistryFactory registryFactory = ExtensionLoader.getExtensionLoader(RegistryFactory.class).getAdaptiveExtension(); |
其中:
- mock=force:return+null 表示消费方对该服务的方法调用都直接返回 null 值,不发起远程调用。用来屏蔽不重要服务不可用时对调用方的影响。
- 还可以改为 mock=fail:return+null 表示消费方对该服务的方法调用在失败后,再返回 null 值,不抛异常。用来容忍不重要服务不稳定时对调用方的影响。
使用方式
1、mock=true
1 | <dubbo:reference id="demoService" interface="com.xxx.service.DemoService" mock="true" /> |
2、mock=”com.xxx.service.DemoServiceMock”
1 | <dubbo:reference id="demoService" interface="com.xxx.service.DemoService" mock="com.xxx.service.DemoServiceMock" /> |
3、mock=”[fail|force]return|throw xxx”
- fail 或 force 关键字可选,表示调用失败或不调用强制执行 mock 方法,如果不指定关键字默认为 fail
- return 表示指定返回结果,throw 表示抛出指定异常
- xxx 根据接口的返回类型解析,可以指定返回值或抛出自定义的异常
1 | <dubbo:reference id="demoService" interface="com.xxx.service.DemoService" mock="return" /> |
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。
各节点关系:
- 这里的
Invoker
是Provider
的一个可调用Service
的抽象,Invoker
封装了Provider
地址及Service
接口信息 Directory
代表多个Invoker
,可以把它看成List<Invoker>
,但与List
不同的是,它的值可能是动态变化的,比如注册中心推送变更Cluster
将Directory
中的多个Invoker
伪装成一个Invoker
,对上层透明,伪装过程包含了容错逻辑,调用失败后,重试另一个Router
负责从多个Invoker
中按路由规则选出子集,比如读写分离,应用隔离等LoadBalance
负责从多个Invoker
中选出具体的一个用于本次调用,选的过程包含了负载均衡算法,调用失败后,需要重选
通过使用服务注册表和负载平衡,可以提高集群提供的容错能力,服务注册表用于存储有关可用服务及其位置的信息,负载平衡用于确保请求均匀分布在集群中的所有服务器上,如果一台服务器发生故障,负载将转移到其他可用服务器。
配置监视集群中服务器运行状况的运行状况检查,如果服务器未通过运行状况检查,则可以将其从集群中删除,并将负载转移到其余服务器,确保集群正常运行,并且用户可以使用应用程序。
集群容错模式
1 | Failover Cluster |
3、整合hystrix
Hystrix 旨在通过控制那些访问远程系统、服务和第三方库的节点,从而对延迟和故障提供更强大的容错能力。Hystrix具备拥有回退机制和断路器功能的线程和信号隔离,请求缓存和请求打包,以及监控和配置等功能
1、配置spring-cloud-starter-netflix-hystrix
spring boot官方提供了对hystrix的集成,直接在pom.xml里加入依赖:
1 | <dependency> |
然后在Application类上增加@EnableHystrix来启用hystrix starter:
1 |
|
2、配置Provider端
在Dubbo的Provider上增加@HystrixCommand配置,这样子调用就会经过Hystrix代理。
1 |
|
3、配置Consumer端
对于Consumer端,则可以增加一层method调用,并在method上配置@HystrixCommand。当调用出错时,会走到fallbackMethod = "reliable"的调用里。
1 |
|
四、dubbo原理
1、RPC原理
1 | 一次完整的RPC调用流程(同步调用,异步另说)如下: |
2、netty通信原理
Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架, 用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。它极大地简化并简化了TCP和UDP套接字服务器等网络编程。
BIO:(Blocking IO)
NIO (Non-Blocking IO)
Selector 一般称 为选择器 ,也可以翻译为 多路复用器,
Connect(连接就绪)、Accept(接受就绪)、Read(读就绪)、Write(写就绪)
Netty基本原理:
3、dubbo原理
1、dubbo原理 -框架设计
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