Dubbo架构设计与源码解析（一）架构设计

小鱼儿 2023-09-23 19:25 61阅读 0赞

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### **一、架构演变** ###

单应用架构 ----> 垂直架构 ----> 分布式架构 ----> 微服务架构 ----> 云原生架构

![format_png 1][]

### **二、Dubbo总体架构** ###

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#### **1、角色职能** ####

• Container：服务容器 （tomcat、jetty、weblogic）

• Provider：服务提供者

•Consumer：服务消费者

•Registry：注册中心（ zookeeper、Nacos 、Apollo）

•Minitor：监控中心

#### **2、调用流程** ####

（1）服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。

（2）服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。

（3）服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

### **三、Dubbo分层架构** ###

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•**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`

### **四、Dubbo六大核心能力** ###

#### **1、面向接口代理的高性能RPC调用** ####

提供高性能的基于代理的远程调用能力，服务以接口为粒度，为开发者屏蔽远程调用底层细节。

#### **2、服务自动注册和发现** ####

支持多种注册中心服务，服务实例上下线实时感知。

#### **3、负载均衡和智能容错** ####

内置多种负载均衡策略，智能感知下游节点健康状况，显著减少调用延迟，提高系统吞吐量。

#### **4、高度可扩展能力** ####

遵循微内核+插件的设计原则，所有核心能力如Protocol、Transport、Serialization被设计为扩展点，平等对待内置实现和第三方实现

#### **5、运行期流量调度** ####

内置条件、脚本等路由策略，通过配置不同的路由规则，轻松实现灰度发布，同机房优先等功能。

#### **6、可视化的服务治理与运维** ####

提供丰富服务治理、运维工具：随时查询服务元数据、服务健康状态及调用统计，实时下发路由策略、调整配置参数。

### **五、RPC通信协议** ###

分布式框架的核心是RPC框架，RPC框架的核心是RPC协议。RPC是指服务之间远程调用协议，也就是指明了服务之间接口调用，进行序列化和网络传输的约定。

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![format_png 5][]

Dubbo提供了 Triple(Dubbo3)、Dubbo2 协议， 第三方协议进行了集成，包括 gRPC、Thrift、JsonRPC、Hessian2、REST 等。其中RPC协议包含：服务提供者的IP地址、协议指定开放端口、运行服务、协议报文编码、序列化方式

### **六、负载均衡和集群容错** ###

#### **1、负载均衡** ####

Dubbo 提供的是客户端负载均衡，即由 Consumer 通过负载均衡算法得出需要将请求提交到哪个 Provider 实例。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。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>算法</th> 
   <th>特性</th> 
   <th>备注</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>RandomLoadBalance</td> 
   <td>加权随机</td> 
   <td>默认算法，默认权重相同</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RoundRobinLoadBalance</td> 
   <td>加权轮询</td> 
   <td>借鉴于 Nginx 的平滑加权轮询算法，默认权重相同</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>LeastActiveLoadBalance</td> 
   <td>最少活跃优先 + 加权随机</td> 
   <td>背后是能者多劳的思想</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ShortestResponseLoadBalance</td> 
   <td>最短响应优先 + 加权随机</td> 
   <td>更加关注响应速度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ConsistentHashLoadBalance</td> 
   <td>一致性 Hash</td> 
   <td>确定的入参，确定的提供者，适用于有状态请求</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### **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

![format_png 6][]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>容错机制</th> 
   <th>特性</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Failover</td> 
   <td>失败自动切换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Failfast</td> 
   <td>快速失败</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Failsafe</td> 
   <td>失败安全</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Failback</td> 
   <td>失败自动恢复</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Forking</td> 
   <td>并行调用多个服务器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Broadcast</td> 
   <td>广播调用所有提供者</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### **七、设计思想** ###

#### **1、领域模型** ####

•**Protocol 服务域**：Invoker 暴露和引用的主功能入口，它负责 Invoker 的生命周期管理

•**Invoker 实体域**：Dubbo 的核心模型，其它模型都向它靠拢，或转换成它，它代表一个可执行体，可向它发起 invoke 调用，它有可能是一个本地的实现，也可能是一个远程的实现，也可能一个集群实现

•**Invocation 会话域**：持有调用过程中的变量，比如方法名，参数等

#### **2、基本设计原则** ####

•**Microkernel + Plugin 模式**：Microkernel 只负责组装 Plugin，Dubbo 自身的功能也是通过扩展点实现的，也就是 Dubbo 的所有功能点都可被用户自定义扩展所替换

• **URL**：采用 URL 作为配置信息的统一格式，所有扩展点都通过传递 URL 携带配置信息

### **八、总结** ###

至此，Dubbo总体架构与核心模块介绍完成，文中如有不当或者错误观点，欢迎大家评论区指出。感兴趣的同学，可以关注后续“Dubbo架构设计与源码解析”系列的文章。

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