Dubbo系列(一)：RPC调用与Dubbo架构及特点说明

分布式集群部署的应用之间相互调用，需要用到 PRC（远程过程调用）技术。

RPC 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义和框架。RPC 可以让开发人员像调用本地方法一样调用远程服务。

目前开源且相对成熟和稳定的主流 RPC 框架有：HSF，Dubbo，Thrity，gRPC，Finagle。

RPC

远程调用机制：A 机器上的应用调用远程 B机器的应用，A 应用进程挂起，B 应用收到请求并执行，把数据返回给 A，A 应用获取调用结果再继续执行后续业务。其对应的协议称为 RPC 协议。

RPC 协议以传输协议（如 TCP，UDP 或 HTTP）为基础，为两个不同的应用服务之间传输数据。RPC 跨越了 OSI 网络通信模型中的传输层和应用层。

RPC 采用的是 C/S 模式（客户端/服务器模式），请求程序是客户端，提供服务程序是服务端。

优势

• 简单。RPC 的语议十分清晰和简单，便于建立分布式系统。
• 高效。在使用上能高效地实现远程的过程调用。
• 通用。支持 RPC 的服务可以供多个不同开发语言的使用者调用。

Restful 服务调用，客户端需要设置很多 HttpClient 参数，再去解析状态和返回值，复杂且易出错。而 RPC 就像调用本地服务一样调用远程服务，而不用关注网络通信细节。

RPC 框架把烦锁的通信过程和唤起调用服务的过程都封装好了，更便于开发人员使用。

存根

RPC 调用的重点是创建客户端存根（Client Stup），类似于代理，由存根与远程服务通信，通过过程由 RPC 框架实现，而使用者就像调用本地一个普通方法样方便。

为使多种编程语言支持远程过程调用，通常需要提供一个单独的编译器来生成客户端和服务器 存根函数。该存根函数是编译器从程序员指定的远程调用接口定义文件生成的。接口定义类似于函数原型声明：函数名，输入和返回参数。

客户端需要客户端存根，服务端需要服务端存根。客户端存根必须实现初始化 RPC通信机制，需要找到服务器并建立连接，并能与远程服务器通信，且对远程过程调用失败进行处理。

Socket

RPC 远程过程调用底层网络连接依赖于 Socket。Socket用于描述 IP地址和端口，用于实现不同计算机之间的通信，是网络编程接口的具体实现。

而建立 Socket 连接被封装在 客户端存根中，以便可以复用。

Dubbo

Dubbo 是阿里2011年开源的分布式服务框架，是 SOA 服务化治理方案的核心框架。中间维护停了较长一段时间，2017年开始重新维护并快速更新，2019年5月加入 Apache 孵化且已毕业。

Apache Dubbo 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。

Dubbo 的官方说明已足够详细，可参考 Dubbo 用户文档 ，这里更多是摘录。

架构

Dubbo 整体架构如下图：

• 节点角色说明

  节点	角色说明
  Provider	暴露服务的服务提供方
  Consumer	调用远程服务的服务消费方
  Registry	服务注册与发现的注册中心
  Monitor	统计服务的调用次数和调用时间的监控中心
  Container	服务运行容器，如 Tomcat，Jetty等

• 调用关系说明

  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。

特点

Dubbo 架构具有以下几个特点，分别是连通性、健壮性、伸缩性、以及向未来架构的升级性。

连通性

• 注册中心负责服务地址的注册与查找，相当于目录服务，服务提供者和消费者只在启动时与注册中心交互，注册中心不转发请求，压力较小。
• 监控中心负责统计各服务调用次数，调用时间等，统计先在内存汇总后每分钟一次发送到监控中心服务器，并以报表展示。
• 服务提供者向注册中心注册其提供的服务，并汇报调用时间到监控中心，此时间不包含网络开销。
• 服务消费者向注册中心获取服务提供者地址列表，并根据负载算法直接调用提供者，同时汇报调用时间到监控中心，此时间包含网络开销。
• 注册中心，服务提供者，服务消费者三者之间均为长连接，监控中心除外。
• 注册中心通过长连接感知服务提供者的存在，服务提供者宕机，注册中心将立即推送事件通知消费者。
• 注册中心和监控中心全部宕机，不影响已运行的提供者和消费者，消费者在本地缓存了提供者列表。
• 注册中心和监控中心都是可选的，服务消费者可以直连服务提供者。

健壮性

• 监控中心宕掉不影响使用，只是丢失部分采样数据。
• 数据库宕掉后，注册中心仍能通过缓存提供服务列表查询，但不能注册新服务。
• 注册中心对等集群，任意一台宕掉后，将自动切换到另一台。
• 注册中心全部宕掉后，服务提供者和服务消费者仍能通过本地缓存通讯。
• 服务提供者无状态，任意一台宕掉后，不影响使用。
• 服务提供者全部宕掉后，服务消费者应用将无法使用，并无限次重连等待服务提供者恢复。

伸缩性

• 注册中心为对等集群，可动态增加机器部署实例，所有客户端将自动发现新的注册中心。
• 服务提供者无状态，可动态增加机器部署实例，注册中心将推送新的服务提供者信息给消费者。

升级性

当服务集群规模进一步扩大，带动IT治理结构进一步升级，需要实现动态部署，进行流动计算，现有分布式服务架构不会带来阻力。下图是未来可能的一种架构：

此架构图中 Development 部分是增加自动部署来实现架构动态伸缩。

节点角色说明：

节点	角色说明
Deployer	自动部署服务的本地代理
Repository	仓库用于存储服务应用发布包 若是基于 Docker 部署，这相当于 Docker 的 Hub。
Scheduler	调度中心基于访问压力自动增减服务提供者
Admin	统一管理控制台
Registry	服务注册与发现的注册中心
Monitor	统计服务的调用次数和调用时间的监控中心

相关参考

1. Apache/Dubbo
2. Apache/Dubbo -> Quick Start zh-cn
3. Github -> Apache Dubbo Spring Boot Project
4. SOA和微服务架构的区别？