标点符(钱魏 Way)

Dubbo:来自于阿里巴巴的分布式服务框架

Dubbo是阿里巴巴SOA服务化治理方案的核心框架,每天为2,000+个服务提供3,000,000,000+次访问量支持,并被广泛应用于阿里巴巴集团的各成员站点

Dubbo是一个阿里巴巴开源出来的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。其核心部分包含:

  • 远程通讯: 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。
  • 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。
  • 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。

Dubbo产生的背景

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。

dubbo-architecture

  • 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。
  • 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。
  • 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) 是关键。

Dubbo可以满足的需求

dubbo

在大规模服务化之前,应用可能只是通过RMI或Hessian等工具,简单的暴露和引用远程服务,通过配置服务的URL地址进行调用,通过F5等硬件进行负载均衡。

(1) 当服务越来越多时,服务URL配置管理变得非常困难,F5硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。

此时需要一个服务注册中心,动态的注册和发现服务,使服务的位置透明。

并通过在消费方获取服务提供方地址列表,实现软负载均衡和Failover,降低对F5硬件负载均衡器的依赖,也能减少部分成本。

(2) 当进一步发展,服务间依赖关系变得错踪复杂,甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动,架构师都不能完整的描述应用的架构关系。

这时,需要自动画出应用间的依赖关系图,以帮助架构师理清理关系。

(3) 接着,服务的调用量越来越大,服务的容量问题就暴露出来,这个服务需要多少机器支撑?什么时候该加机器?

为了解决这些问题,第一步,要将服务现在每天的调用量,响应时间,都统计出来,作为容量规划的参考指标。

其次,要可以动态调整权重,在线上,将某台机器的权重一直加大,并在加大的过程中记录响应时间的变化,直到响应时间到达阀值,记录此时的访问量,再以此访问量乘以机器数反推总容量。

Dubbo的系统架构

dubbo-1

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: 统计服务的调用次调和调用时间的监控中心。
  • Container: 服务运行容器。

上图中,蓝色的表示与业务有交互,绿色的表示只对Dubbo内部交互。上述图所描述的调用流程如下:

  • 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。

将上面抽象的调用流程图展开,详细如图所示:

dubbo-extension

(1) 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

(2) 健状性:

  • 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

(3) 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

(4) 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:

dubbo-architecture-future

Dubbo支持的协议

在通信过程中,不同的服务等级一般对应着不同的服务质量,那么选择合适的协议便是一件非常重要的事情。你可以根据你应用的创建来选择。例如,使用RMI协议,一般会受到防火墙的限制,所以对于外部与内部进行通信的场景,就不要使用RMI协议,而是基于HTTP协议或者Hessian协议。Dubbo支持多种协议,如下所示:

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

Dubbo的模块组成

Dubbo以包结构来组织各个模块,各个模块及其关系,如图所示:

dubbo-models

 

可以通过Dubbo的代码(使用Maven管理)组织,与上面的模块进行比较。简单说明各个包的情况:

  • dubbo-common 公共逻辑模块,包括Util类和通用模型。
  • dubbo-remoting 远程通讯模块,相当于Dubbo协议的实现,如果RPC用RMI协议则不需要使用此包。
  • dubbo-rpc 远程调用模块,抽象各种协议,以及动态代理,只包含一对一的调用,不关心集群的管理。
  • dubbo-cluster 集群模块,将多个服务提供方伪装为一个提供方,包括:负载均衡、容错、路由等,集群的地址列表可以是静态配置的,也可以是由注册中心下发。
  • dubbo-registry 注册中心模块,基于注册中心下发地址的集群方式,以及对各种注册中心的抽象。
  • dubbo-monitor 监控模块,统计服务调用次数,调用时间的,调用链跟踪的服务。
  • dubbo-config 配置模块,是Dubbo对外的API,用户通过Config使用Dubbo,隐藏Dubbo所有细节。
  • dubbo-container 容器模块,是一个Standalone的容器,以简单的Main加载Spring启动,因为服务通常不需要Tomcat/JBoss等Web容器的特性,没必要用Web容器去加载服务。

参考链接:

码字很辛苦,转载请注明来自标点符《Dubbo:来自于阿里巴巴的分布式服务框架》

评论

  1. 彭龙 #1

    深度好文,收益匪浅~~

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    2016-03-21
  2. wen #2

    :?:

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    2016-08-31