掌握高并发、高可用架构

第三章 分布式

本章介绍分布式架构的底层技术。主要说明面试过程中可能被问到的技术点。

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第一节 Dubbo

Duboo 服务治理 Zookeeper

1. Dubbo的概念

Dubbo是一个分布式、高性能、透明化的RPC（远程服务调用）服务框架， 提供服务自动注册、自动发现等高效服务治理方案，可以和Spring无缝集成。

2. Dubbo的由来

当网站流量很小时，可以把所有功能都部署在一个项目中，叫单体应用框架。

随着流量的增大，应用拆分必不可少，此时会出现多个垂直应用，在美格尔应用中处理各自的业务逻辑。

当垂直应用越来越多，应用之间的交互不可避免，将核心业务抽离出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心。此时，用于提高业务复用和整合的 分布式服务框架 RPC 是关键。

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，此时需要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，用于提高集群利用率的 资源调度和治理中心 SOA 是关键。

3. Dubbo的主要特点

• 透明化的远程方法调用，没有API侵入
• 软负载均衡及容错机制，降低成本，拒绝单点
• 服务自动注册与发现，不再需要写死服务提供者地址，注册中心基于接口名查询服务提供者的IP地址，并能够平滑的添加或删除服务提供者

4. Dubbo的核心组件

• Provider，暴露服务的服务提供方
• Consumer，调用远程服务的服务消费者
• Registry，服务注册与发现的服务中心
• 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

下面来解释上述的两张图：

1. 服务容器启动、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，并将获得的地址列表进行缓存。如果没有订阅到自己想订阅的服务，它会不断尝试订阅
4. 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者。当新的服务注册到注册中心后，注册中心会基于长连接将这些服务通过notify到消费者
5. 服务消费者从缓存的提供者地址列表中，基于软负载均衡算法，选一台进行服务调用（此处有容错机制）
6. 服务提供者和消费者，在各自的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

5. Dubbo的核心配置

配置	配置说明
dubbo:service	服务配置，用于暴露服务，定义服务的元信息，一个服务可用多个协议暴露，也可以注册到多个注册中心，对应ServiceBean
dubbo:reference	引用配置，用于创建一个远程服务代理，一个引用可以指向多个注册中心。对应ReferenceBean
dubbo:protocol	协议配置，用于配置提供服务的协议信息，协议由提供方指定，消费方被动接受。对应ProtocolConfig
dubbo:application	应用配置，用于配置当前应用信息，不管应用是服务提供方还是消费方 。对应ApplicationConfig
dubbo:module	模块配置，用于配置当前模块信息，可选。对应ModuleConfig
dubbo:registry	注册中心配置。对应RegistryConfig
dubbo:monitor	监控中心配置。对应MonitorConfig
dubbo:provider	提供者配置，当没有配置ProtocolConfig或ServiceBean时，采用该配置项，可选。对应ProviderConfig
dubbo:consumer	消费方配置，当没有配置ReferenceBean时，采用该配置项，可选。对应ConsumerConfig
dubbo:method	方法配置
dubbo:argument	参数配置

6. Dubbo支持的协议

协议名称	实现描述	连接	使用场景
dubbo协议（默认）	传输：mina、netty、grizzly 序列化：hessian2、java、json	缺省采用单一长连接和NIO异步通信，TCP	1.传入传出参数数据包较小 2.消费者数量远大于生产者 3.常规远程服务调用 4.不适合传输大数据量的服务，比如文件、视频等
rmi	传输：rmi java 序列化：java标准序列化	连接个数：多连接 连接方式：短连接 传输协议：TCP/IP 传输方式：BIO	1.常规RPC调用 2.传入传出参数大小包混合 3.可传文件 4.不支持防火墙穿透 5.生产者和消费者数量差不多
hessian	传输：servlet容器 序列化：hessian2	连接个数：多连接 连接方式：短连接 传输协议：HTTP 传输方式：同步传输	1.生产者的数量比消费者多 2.可传文件 3.传入传输参数数据包较大 4.跨语言传输
http	传输：servlet容器 序列化：表单序列化JSON 采用Spring的httpInvoker实现，基于表单的远程服务调用	连接个数：多连接 连接方式：短连接 传输协议：HTTP 传输方式：同步传输	1.生产者多余消费者 2.数据包大小混合 3.需同时给应用程序和浏览器使用的服务
webservice	传输：HTTP 序列化：SOAP文本序列化	连接个数：多连接 连接方式：短连接 传输协议：HTTP 传输方式：同步传输	1.系统集成 2.跨语言传输
thrift	与thrift rpc实现集成，并在基础上修改了报文头	长连接、NIO异步传输
memcached
redis

7.支持的序列化框架

hessian（默认）、dubbo（不建议）、fastjson、Java自带序列化

8. 支持的通信框架

默认是Netty的NIO通信，还支持mina、Grizzly、Http等

9. 支持的集群容错机制

集群容错方案	说明
Failover Cluster（默认）	失败自动切换，自动重试其他服务器
Failfast Cluster	快速失败，立即报错，只发起一次调用
Failsafe Cluster	失败安全，出现异常时，直接忽略
Failback Cluster	失败自动恢复，记录失败请求，定时重发
Forking Cluster	并行调用多个服务器，只要一个成功立即返回
Broadcast Cluster	广播逐个调用所有生产者，任意一个报错则报错

读操作建议使用Failover失败自动切换，默认重试两次

写操作建议使用Failfast快速失败，调用一次失败就报错

10. 支持的负载均衡算法

负载均衡测量	说明
Random LoadBalance（默认）	随机，按权重分配随机概率
RoundRobin LoadBalance	轮询，按公约后的权重设置轮询比率
LeastActive LoadBalance	最少活跃调用数，相同活跃数的随机
ConsistendHash LoadBalance	一致性Hash，相同参数的请求总是发到同一生产者

11. 支持的注册中心

• Multicast注册中心
• Zookeeper注册中心
• Redis注册中心
• Simple注册中心

12. 服务暴露和服务消费的过程

服务暴露：在容器启动时，按照Spring的加载流程初始化BeanDefinition，把服务提供者解析成ServiceBean。然后调用export()方法进行暴露。（暴露过程相当长，以后慢慢看吧）

1. ServiceBean拿到对外提供服务的实际类ref（如HelloWorldImpl）
2. 通过ProxyFactory的getInvoker()方法使用ref生成一个AbstractProxyInvoker实例。到这一步就完成了到Invoker的转换
3. 将Invoker转换为Exporter，这个根据不同的协议会有不同的实现
   • Dubbo的实现：发生在DubboProtocol的export()，主要是打开socket侦听服务，并接收客户端发来的各种请求
   • RMI的实现：发生在RmiProtocol的export()

服务消费，分为消费端的初始化和服务引用过程。

初始化：

1. 把服务引用的信息封装成URL，并注册到zk中心
2. 监听注册中心服务的上下线
3. 连接服务提供端，创建NettyClient对象
4. 将这些信息包装成DubboInvoker消费端的调用链，创建消费端Invoker实例的服务代理并返回

服务引用：

1. 经过负载均衡策略，调用提供者
2. 选择其中一个服务的URL与提供者netty建立连接，使用ProxyFactory创建远程代理或本地通信的Invoker，并将Invoker发送到netty提供端
3. 服务提供端接到该Invoker请求后，找到对应的本地Invoker，处理
4. 获取异步、同步处理结果
   • 异步调用，不需要立即拿到返回值，使用ExchangeClient.send()
   • 同步调用，需要立即拿到返回值，使用ExchangeClient.request()，返回一个ResponseFuture，一直阻塞到拿到返回值

1. ReferenceBean的init()方法调用Protocal的ref()方法生成Invoker实例
2. 将Invoker实例转换成客户端需要的接口类

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