《面试八股文》之Dubbo17卷

布满荆棘的人生 2022-10-18 12:49 195阅读 0赞

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# 前言 #

虽然金三银四过了，但是金九银十马上就要到了，还不快快准备起来？

今天就开启《**面试八股文**》系列的第一版-**RPC王者Dubbo**，moon 在后续的《面试八股文》系列还将继续推出mysql，spring，并发，redis，kafka，zookeeper等一系列文章。

当然大家有什么好的建议也可以通过公众号或者个人微信和我交流。

**每天一个知识点**

*  **不要背，要理解，大家不要夸我内卷了**

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**目录**

*  1.Dubbo是什么？RPC又是什么？
 *  2. Dubbo能做什么？
 *  3.能说下Dubbo的总体的调用过程吗？
 *  4.说说Dubbo 支持哪些协议，每种协议的应用场景和优缺点
 *  5.Dubbo中都用到哪些设计模式？
 *  6.如果Dubbo中provider提供的服务由多个版本怎么办？
 *  7.服务暴露的流程是怎么样的？
 *  8.服务引用的流程是怎么样的？
 *  9.Dubbo的注册中心有哪些？
 *  10.聊聊Dubbo SPI机制？
 *  11.Dubbo的SPi和JAVA的SPI有什么区别？
 *  12.有哪些负载均衡策略？
 *  13.集群容错方式有哪些？
 *  14.说说Dubbo的分层？
 *  15.服务提供者能实现失效踢出是什么原理？
 *  16.为什么要通过代理对象通信？？
 *  17.怎么设计一个RPC框架？

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## 1.Dubbo是什么？RPC又是什么？ ##

**Dubbo是一个分布式服务框架**，致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案。

> **RPC（Remote Procedure Call）**—远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底>层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络>通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发>送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为>止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户>端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。有多种 RPC模式和执行。

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我们用一种通俗易懂的语言解释它，**远程调用就是本地机器调用远程机器的一个方法，远程机器返回结果的过程**。

**为什么要这么做？**

主要原因是由于单台服务的性能已经无法满足我们了，在这个流量剧增的时代，只有**多台服务器**才能支撑起来现有的用户体系，

而在这种体系下，服务越来越多，逐渐演化出了现在这种微服务化的RPC框架。

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## 2. Dubbo能做什么？ ##

Dubbo的核心功能主要包含:

![6a8a05b0ad4993bea5fc47374b410fca.png][]

1.  **远程通讯:dubbo-remoting**模块， 提供对多种基于长连接的NIO框架抽象封装，包括多种线程模型，序列化，以及“请求-响应”模式的信息交换方式。

*  
 *  1.  **集群容错**: 提供基于接口方法的透明远程过程调用，包括多协议支持，以及软负载均衡，失败容错，地址路由，动态配置等集群支持。
 *  
 *  1.  **自动发现**: 基于注册中心目录服务，使服务消费方能动态的查找服务提供方，使地址透明，使服务提供方可以平滑增加或减少机器。
    
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    ## 3.能说下Dubbo的总体的调用过程吗？ ##
    
    调用过程图：
    
    ![74a9da027cacdfd4cdf057ce23c2b23e.png][]
    
     *  1.Proxy持有一个Invoker对象，**使用Invoker调用**
     *  2.之后通过**Cluster进行负载容错**，失败重试
     *  3.调用Directory**获取远程服务的Invoker**列表
     *  4.负载均衡
     *   *  用户**配置了路由规则**，则根据路由规则过滤获取到的Invoker列表
         *  用户没**有配置路由规则或配置路由后还有很多节点**，则使用LoadBalance方法做负载均衡，选用一个可以调用的Invoker
     *  5.**经过一个一个过滤器链**，通常是处理上下文、限流、计数等。
     *  6.会**使用Client做数据传输**
     *  7.**私有化协议的构造**(Codec)
     *  8.进行**序列化**
     *  9.服务端收到这个Request请求，将其**分配到ThreadPool**中进行处理
     *  10.**Server来处理这些Request**
     *  11.根据**请求查找对应的Exporter**
     *  12.之后**经过**一个服务提供者端的**过滤器链**
     *  13.然后找到接口实现并**真正的调用**，将请求结果返回
    
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    ## 4.说说Dubbo 支持哪些协议，每种协议的应用场景和优缺点 ##
    
    ![2a913bb7a2ddc578cc05972b1caf1371.png][]
    
     *  **1.dubbo** 单一长连接和 NIO 异步通讯，适合大并发小数据量的服务调用，以及消费者远大于提供者。传输协议 TCP，异步，Hessian 序列化
     *  **2.rmi**  采用 JDK 标准的 rmi 协议实现，传输参数和返回参数对象需要实现Serializable 接口，使用 java 标准序列化机制，使用阻塞式短连接，传输数据包大小混合，消费者和提供者个数差不多，可传文件，传输协议 TCP。多个短连接，TCP 协议传输，同步传输，适用常规的远程服务调用和 rmi 互 操作。在依赖低版本的 Common-Collections 包，java 序列化存在安全漏洞
     *  **3.webservice** 基于 WebService 的远程调用协议，集成 CXF 实现，提供和原生 WebService 的互操作。多个短连接，基于 HTTP 传输，同步传输，适用系统集成和跨语言调用；
     *  **4.http**  基于 Http 表单提交的远程调用协议，使用 Spring 的 HttpInvoke 实 现。多个短连接，传输协议 HTTP，传入参数大小混合，提供者个数多于消 费者，需要给应用程序和浏览器 JS 调用
     *  **5.hessian**  集成 Hessian 服务，基于 HTTP 通讯，采用 Servlet 暴露服务，Dubbo 内嵌 Jetty 作为服务器时默认实现，提供与 Hession 服务互操作。多个短连接，同步 HTTP 传输，Hessian 序列化，传入参数较大，提供者大于消费者，提供者压力较大，可传文件；
     *  **6.memcache**  基于 memcached 实现的 RPC 协议
     *  **7.redis** 基于 redis 实现的 RPC 协议
    
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    ## 5.Dubbo中都用到哪些设计模式？ ##
    
    ![b23d8c31b94b473fa59fc022c7b0b94c.png][]
    
    **责任链模式**:  
    责任链模式在Dubbo中发挥的作用举足轻重，就像是Dubbo框架的骨架。Dubbo的调用链组织是用责任链模式串连起来的。责任链中的每个节点实现Filter接口，然后由ProtocolFilterWrapper，将所有Filter串连起来。Dubbo的许多功能都是通过Filter扩展实现的，比如监控、日志、缓存、安全、telnet以及RPC本身都是。
    
    **观察者模式**:  
    Dubbo中使用观察者模式最典型的例子是RegistryService。消费者在初始化的时候回调用subscribe方法，注册一个观察者，如果观察者引用的服务地址列表发生改变，就会通过NotifyListener通知消费者。此外，Dubbo的InvokerListener、ExporterListener 也实现了观察者模式，只要实现该接口，并注册，就可以接收到consumer端调用refer和provider端调用export的通知。
    
    **修饰器模式**:  
    Dubbo中还大量用到了修饰器模式。比如ProtocolFilterWrapper类是对Protocol类的修饰。在export和refer方法中，配合责任链模式，把Filter组装成责任链，实现对Protocol功能的修饰。其他还有ProtocolListenerWrapper、 ListenerInvokerWrapper、InvokerWrapper等。
    
    **工厂方法模式**:  
    CacheFactory的实现采用的是工厂方法模式。CacheFactory接口定义getCache方法，然后定义一个AbstractCacheFactory抽象类实现CacheFactory，并将实际创建cache的createCache方法分离出来，并设置为抽象方法。这样具体cache的创建工作就留给具体的子类去完成。
    
    **抽象工厂模式**:  
    ProxyFactory及其子类是Dubbo中使用抽象工厂模式的典型例子。ProxyFactory提供两个方法，分别用来生产Proxy和Invoker（这两个方法签名看起来有些矛盾，因为getProxy方法需要传入一个Invoker对象，而getInvoker方法需要传入一个Proxy对象，看起来会形成循环依赖，但其实两个方式使用的场景不一样）。AbstractProxyFactory实现了ProxyFactory接口，作为具体实现类的抽象父类。然后定义了JdkProxyFactory和JavassistProxyFactory两个具体类，分别用来生产基于jdk代理机制和基于javassist代理机制的Proxy和Invoker。
    
    **适配器模式**:  
    为了让用户根据自己的需求选择日志组件，Dubbo自定义了自己的Logger接口，并为常见的日志组件（包括jcl, jdk, log4j, slf4j）提供相应的适配器。并且利用简单工厂模式提供一个LoggerFactory，客户可以创建抽象的Dubbo自定义Logger，而无需关心实际使用的日志组件类型。在LoggerFactory初始化时，客户通过设置系统变量的方式选择自己所用的日志组件，这样提供了很大的灵活性。
    
    **代理模式**:  
    Dubbo consumer使用Proxy类创建远程服务的本地代理，本地代理实现和远程服务一样的接口，并且屏蔽了网络通信的细节，使得用户在使用本地代理的时候，感觉和使用本地服务一样。
    
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    ## 6.如果Dubbo中provider提供的服务由多个版本怎么办？ ##
    
    可以直接通过Dubbo配置中的version版本来控制多个版本即可。
    
    比如：
    
        <dubbo:service interface="com.xxxx.rent.service.IDemoService" ref="iDemoServiceFirst" version="1.0.0"/>
        <dubbo:service interface="com.xxxx.rent.service.IDemoService" ref="iDemoServiceSecond" version="1.0.1"/>
    
    老版本 version=1.0.0, 新版本version=1.0.1
    
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    ## 7.服务暴露的流程是怎么样的？ ##
    
    ![1708dba6b57c05f00137f8798e846edd.png][]
    
    1.通过ServiceConfig解析标签，创建dubbo标签解析器来**解析dubbo的标签**，容器创建完成之后，**触发ContextRefreshEvent事件回调开始暴露服务**
    
    2.通过proxyFactory.getInvoker方法，并利用**javassist或DdkProxyFactory来进行动态代理**，将服务暴露接口**封装成invoke**r对象，里面包含了需要执行的方法的对象信息和具体的URL地址。
    
    3.再通过DubboProtocol的实现把包装后的**invoker转换成exporter**，
    
    4.然后**启动服务器server**，监听端口
    
    5.最后RegistryProtocol保存URL地址和invoker的映射关系，同时**注册到服务中心**
    
    ![b104d2f424668d2ff808f42f9764f59f.png][]
    
    --------------------
    
    ## 8.服务引用的流程是怎么样的？ ##
    
    1.首先客户端根据config文件信息从注册中心**订阅服务**，首次会全量**缓存到本地**，后续的更新会监听动态更新到本地。
    
    2.之后DubboProtocol**根据provider**的地址和接口信息**连接到服务端**server，**开启客户端clien**t，然后创建invoker
    
    3.之后通过invoker为服务接口**生成代理对象**，这个代理对象用于远程调用provider，至此完成了服务引用
    
    ![1d41f4451b25a3f6ddd96f64e264f368.png][]
    
    --------------------
    
    ## 9.Dubbo的注册中心有哪些？ ##
    
    ![53d23f556ac067b4dab65beadbb8982f.png][]
    
    Zookeeper、Redis、Multicast、Simple 等都可以作为Dubbo的注册中心
    
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    ## 10.聊聊Dubbo SPI机制？ ##
    
    SPI(Service Provider Interface)，是一种**服务发现机制**，其实就是将结构的实现类写入配置当中，在服务加载的时候将配置文件独处，加载实现类，这样就可以在运行的时候，**动态的帮助接口替换实现类**。
    
    Dubbo的SPI其实是对java的SPI进行了一种增强,可以按需加载实现类之外，增加了 IOC 和 AOP 的特性，还有**自适应扩展**机制。
    
    SPI在dubbo应用很多，包括协议扩展、集群扩展、路由扩展、序列化扩展等等。
    
    Dubbo对于文件目录的配置分为了**三类**。
    
     *  1.META-INF/services/ 目录：该目录下的 SPI 配置文件是为了用来兼容 Java SPI 。
     *  2.META-INF/dubbo/ 目录：该目录存放用户自定义的 SPI 配置文件。
    
        key=com.xxx.xxx
    
     *  3.META-INF/dubbo/internal/ 目录：该目录存放 Dubbo 内部使用的 SPI 配置文件。
    
    --------------------
    
    ## 11.Dubbo的SPi和JAVA的SPI有什么区别？ ##
    
    ![7130d92fdf8013c417de4aec5ff9740f.png][]
    
    **Java Spi**
    
     *  Java SPI 在查找扩展实现类的时候遍历 SPI 的配置文件并且将实现类**全部实例化**
    
    **Dubbo Spi**
    
     *  1，对 Dubbo 进行扩展，不需要改动 Dubbo 的源码
     *  2，延迟加载，可以一次**只加载自己想要加载的**扩展实现。
     *  3，增加了对扩展点 IOC 和 AOP 的支持，一个扩展点可以直接 setter 注入其它扩展点。
     *  4，Dubbo 的扩展机制能很好的支持第三方 IoC 容器，默认支持 Spring Bean。
    
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    ## 12.有哪些负载均衡策略？ ##
    
    **1.加权随机**：比如我们有三台服务器\[A, B, C\]，给他们设置权重为\[4, 5, 6\]，然后讲这三个数平铺在水平线上,和为15。
    
    然后在15以内生成一个随机数，0～4是服务器A，4～9是服务器B，9～15是服务器C
    
    ![f81a50a20f30dd555457619760556704.png][]
    
    **2.最小活跃数**：每个服务提供者对应一个活跃数 active，初始情况下，所有服务提供者活跃数均为0。每收到一个请求，活跃数加1，完成请求后则将活跃数减1。在服务运行一段时间后，性能好的服务提供者处理请求的速度更快，因此活跃数下降的也越快，此时这样的服务提供者能够优先获取到新的服务请求。
    
    ![9f6d68521a2b97e0055659a034d8b199.png][]
    
    **3.一致性hash**：
    
     *  首先求出memcached服务器（节点）的哈希值，并将其配置到0～2的32次方的圆（continuum）上。
     *  然后采用同样的方法求出存储数据的键的哈希值，并映射到相同的圆上。
     *  然后从数据映射到的位置开始顺时针查找，将数据保存到找到的第一个服务器上。如果超过2的32次方仍然找不到服务器，就会保存到第一台memcached服务器上。
    
    ![7cc44d8d3b7657195d6434e4be2ae7a5.png][]
    
    **4.加权轮询**：比如我们有三台服务器\[A, B, C\]，给他们设置权重为\[4, 5, 6\]，那么假如总共有15次请求，那么会有4次落在A服务器，5次落在B服务器，6次落在C服务器。
    
    ![90204bc80ac2a89af9a3f3f6b73c63ce.png][]
    
    --------------------
    
    ## 13.集群容错方式有哪些？ ##
    
    1.**Failover Cluster失败自动切换**：dubbo的默认容错方案，当调用失败时自动切换到其他可用的节点，具体的重试次数和间隔时间可用通过引用服务的时候配置，默认重试次数为1是只调用一次。
    
    2.**Failback Cluster失败自动恢复**：在调用失败，记录日志和调用信息，然后返回空结果给consumer，并且通过定时任务每隔5秒对失败的调用进行重试
    
    3.**Failfast Cluster快速失败**：只会调用一次，失败后立刻抛出异常
    
    4.**Failsafe Cluster失败安全**：调用出现异常，记录日志不抛出，返回空结果
    
    5.**Forking Cluster并行调用多个服务提供者**：通过线程池创建多个线程，并发调用多个provider，结果保存到阻塞队列，只要有一个provider成功返回了结果，就会立刻返回结果
    
    6.**Broadcast Cluster广播模式**：逐个调用每个provider，如果其中一台报错，在循环调用结束后，抛出异常。
    
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    ## 14.说说Dubbo的分层？ ##
    
    分层图：
    
    ![ba11d7176f8395d41caf22b505c62ba2.png][]从大的范围来说，dubbo分为三层
    
     *  **business**业务逻辑层由我们自己来提供接口和实现还有一些配置信息
     *  **RPC**层就是真正的RPC调用的核心层，封装整个RPC的调用过程、负载均衡、集群容错、代理
     *  **remoting**则是对网络传输协议和数据转换的封装。
    
    Service和Config两层可以认为是**API**层，主要提供给**API使用者**，使用者只需要配置和完成业务代码就可以了。
    
    后面所有的层级是**SPI**层，主 要提供给扩展者使用主要是用来做**Dubbo的二次开发**扩展功能。
    
    再划分到更细的层面，就是图中的10层模式。
    
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    ## 15.服务提供者能实现失效踢出是什么原理？ ##
    
    服务失效踢出基于**Zookeeper的临时节点**原理。
    
    Zookeeper中节点是有生命周期的，具体的生命周期取决于节点的类型，节点主要分为**持久节点**(Persistent)和**临时节点**(Ephemeral) 。
    
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    ## 16.为什么要通过代理对象通信？？ ##
    
    ![ee50eae56bbad25dced2f15f78e1f16b.png][]
    
    其实主要就是为了将调用细节封装起来，将调用远程方法变得和调用本地方法一样简单，还可以做一些其他方面的增强，比如负载均衡，容错机制，过滤操作，调用数据的统计。
    
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    ## 17.怎么设计一个RPC框架？ ##
    
    关于这个问题，其实核心考察点就是你**对于RPC框架的理解**，一个成熟的RPC框架**可以完成哪些功能**，其实当我们看过一两个RPC框架后，就可以对这个问题回答个七七八八了，我们来举个例子。
    
    ![c371b210e1959d2ac07349a3e1e864b9.png][]
    
    1.首先我们得需要一个**注册中心**，去管理消费者和提供者的节点信息，这样才会有消费者和提供才可以去订阅服务，注册服务。
    
    2.当有了注册中心后，可能会有很多个provider节点，那么我们肯定会有一个**负载均衡**模块来负责节点的调用，至于用户指定路由规则可以使一个额外的优化点。
    
    3.具体的调用肯定会需要牵扯到通信协议，所以需要一个模块来对**通信协议进行封装**，网络传输还要考虑序列化。
    
    4.当调用失败后怎么去处理？所以我们还需要一个**容错模块**，来负责失败情况的处理。
    
    5.其实做完这些一个基础的模型就已经搭建好了，我们还可以有更多的优化点，比如一些请求**数据的监控，配置信息的处理，日志信息的处理**等等。
    
    这其实就是一个比较基本的RPC框架的大体思路，大家有没有get到？
    
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[53d23f556ac067b4dab65beadbb8982f.png]: /images/20221005/9dc80d6f08894c1891712596086826a6.png
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[9f6d68521a2b97e0055659a034d8b199.png]: /images/20221005/0041a10908ca43739f36877aea577d92.png
[7cc44d8d3b7657195d6434e4be2ae7a5.png]: /images/20221005/86bec9de18ec437d9d1e14d671ce7b90.png
[90204bc80ac2a89af9a3f3f6b73c63ce.png]: /images/20221005/0432189fa0cf4ce4a1cbf2729cba5773.png
[ba11d7176f8395d41caf22b505c62ba2.png]: /images/20221005/a96f9f7061424eef877e952c125a95be.png
[ee50eae56bbad25dced2f15f78e1f16b.png]: /images/20221005/e1f9eb8c59a2469986510d798caa72cc.png
[c371b210e1959d2ac07349a3e1e864b9.png]: /images/20221005/e7924cedead54ca88ef135ce8ced5f0b.png
[965]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0MjA4ODcxNQ%3D%3D&chksm=c2cacd3df5bd442b2721272b10372305d994276f6ad3c570f166003bd22d675e605c37116b22&idx=1&mid=2247498329&scene=21&sn=fe4195c220b0b36651958d75dbdfdfb6#wechat_redirect
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