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1、RPC
1.1 RPC 定义
互联网公司的系统有成千上万个大大小小的服务组成,服务各自部署在不同的机器上,服务间的调用需要用到网络通信,服务消费方每调用一个服务都要写一坨网络通信相关的代码,不仅复杂而且极易出错。还要考虑新服务依赖老服务时如何调用老服务,别的服务依赖新服务的时候新服务如何发布方便他人调用。如何解决这个问题呢?业界一般采用RPC远程调用的方式来实现。
RPC:
Remote Procedure Call Protocol 既 远程过程调用,一种能让我们像调用本地服务一样调用远程服务,可以让调用者对网络通信这些细节无感知,比如服务消费方在执行 helloWorldService.sayHello("sowhat") 时,实质上调用的是远端的服务。这种方式其实就是RPC,RPC思想在各大互联网公司中被广泛使用,如阿里巴巴的dubbo、当当的Dubbox 、Facebook 的 thrift、Google 的grpc、Twitter的finagle等。
1.2 RPC demo
说了那么多,还是实现一个简易版的RPC demo吧。
1.2.1 公共接口
- public interface SoWhatService {
- String sayHello(String name);
- }
1.2.2 服务提供者
接口类实现
- public class SoWhatServiceImpl implements SoWhatService
- {
- @Override
- public String sayHello(String name)
- {
- return "你好啊 " + name;
- }
- }
服务注册对外提供者
- /**
- * 服务注册对外提供者
- */
- public class ServiceFramework
- {
- public static void export(Object service, int port) throws Exception
- {
- ServerSocket server = new ServerSocket(port);
- while (true)
- {
- Socket socket = server.accept();
- new Thread(() ->
- {
- try
- {
- //反序列化
- ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
- //读取方法名
- String methodName =(String) input.readObject();
- //参数类型
- Class>[] parameterTypes = (Class>[]) input.readObject();
- //参数
- Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
- //找到方法
- Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);
- //调用方法
- Object result = method.invoke(service, arguments);
- // 返回结果
- ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
- output.writeObject(result);
- } catch (Exception e)
- {
- e.printStackTrace();
- }
- }).start();
- }
- }
- }
服务运行
- public class ServerMain
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- //服务提供者 暴露出接口
- SoWhatService service = new SoWhatServiceImpl();
- try
- {
- ServiceFramework.export(service, 1412);
- } catch (Exception e)
- {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
1.2.3 服务调用者
动态代理调用远程服务
- /**
- * @author sowhat
- * 动态代理调用远程服务
- */
- public class RpcFunction
- {
- public static
T refer(Class interfaceClass, String host, int port) throws Exception - {
- return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class>[]{interfaceClass},
- new InvocationHandler()
- {
- @Override
- public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] arguments) throws Throwable
- {
- //指定 provider 的 ip 和端口
- Socket socket = new Socket(host, port);
- ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
- //传方法名
- output.writeObject(method.getName());
- //传参数类型
- output.writeObject(method.getParameterTypes());
- //传参数值
- output.writeObject(arguments);
- ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
- //读取结果
- Object result = input.readObject();
- return result;
- }
- });
- }
- }
调用方法
- public class RunMain
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- try
- {
- //服务调用者 需要设置依赖
- SoWhatService service = RpcFunction.refer(SoWhatService.class, "127.0.0.1", 1412);
- System.out.println(service.sayHello(" sowhat1412"));
- } catch (Exception e)
- {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
2、Dubbo 框架设计
2.1 Dubbo 简介
Dubbo 是阿里巴巴研发开源工具,主要分为2.6.x 跟 2.7.x 版本。是一款分布式、高性能、透明化的 RPC 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 框架无缝集成,它提供了6大核心能力:
1. 面向接口代理的高性能RPC调用
2. 智能容错和负载均衡
3. 服务自动注册和发现
4. 高度可扩展能力
5. 运行期流量调度
6. 可视化的服务治理与运维
调用过程:
注意点:
Provider 跟 Consumer 在内存中记录调用次数跟时间,定时发送统计数据到Monitor,发送的时候是短连接。
Monitor 跟 Registry 是可选的,可直接在配置文件中写好,Provider 跟 Consumer进行直连。
Monitor 跟 Registry 挂了也没事, Consumer 本地缓存了 Provider 信息。
Consumer 直接调用 Provider 不会经过 Registry。Provider、Consumer这俩到 Registry之间是长连接。
2.2 Dubbo框架分层
如上图,总的而言 Dubbo 分为三层。
如果每一层再细分下去,一共有十层。
他们之间的调用关系直接看下面官网图即可。
3、Dubbo SPI 机制
Dubbo 采用 微内核设计 + SPI 扩展技术来搭好核心框架,同时满足用户定制化需求。这里重点说下SPI。
3.1 微内核
操作系统层面的微内核跟宏内核:
微内核Microkernel:是一种内核的设计架构,由尽可能精简的程序所组成,以实现一个操作系统所需要的最基本功能,包括了底层的寻址空间管理、线程管理、与进程间通信。成功案例是QNX系统,比如黑莓手机跟车用市场。
宏内核Monolithic :把 进程管理、内存管理、文件系统、进程通信等功能全部作为内核来实现,而微内核则仅保留最基础的功能,Linux 就是宏内核架构设计。
Dubbo中的广义微内核:
思想是 核心系统 + 插件,说白了就是把不变的功能抽象出来称为核心,把变动的功能作为插件来扩展,符合开闭原则,更容易扩展、维护。比如小霸王游戏机中机体本身作为核心系统,游戏片就是插件。vscode、Idea、chrome等都是微内核的产物。
微内核架构其实是一直架构思想,可以是框架层面也可以是某个模块设计,它的本质就是将变化的部分抽象成插件,使得可以快速简便地满足各种需求又不影响整体的稳定性。
3.2 SPI 含义
主流的数据库有MySQL、Oracle、DB2等,这些数据库是不同公司开发的,它们的底层协议不大一样,那怎么约束呢?一般就是定制统一接口,具体实现不管,反正面向相同的接口编程即可。等到真正使用的时候用具体的实现类就好,问题是哪里找用那个实现类呢?这时候就采用约定好的法则将实现类写到指定位置即可。
SPI 全称为 Service Provider Interface,是一种服务发现机制。它约定在ClassPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件,自动加载文件里所定义的类。
3.3 SPI demo
接口:
- package com.example.demo.spi;
- public interface SPIService {
- void execute();
- }
实现类1:
- public class SpiImpl1 implements SPIService{
- @Override
- public void execute() {
- System.out.println("SpiImpl1.execute()");
- }
- }
实现类2:
- public class SpiImpl2 implements SPIService{
- @Override
- public void execute() {
- System.out.println("SpiImpl2.execute()");
- }
- }
配置路径
调用加载类
- package com.example.demo.spi;
- import sun.misc.Service;
- import java.util.Iterator;
- import java.util.ServiceLoader;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- Iterator
providers = Service.providers(SPIService.class); - ServiceLoader
load = ServiceLoader.load(SPIService.class); - while(providers.hasNext()) {
- SPIService ser = providers.next();
- ser.execute();
- }
- System.out.println("--------------------------------");
- Iterator
iterator = load.iterator(); - while(iterator.hasNext()) {
- SPIService ser = iterator.next();
- ser.execute();
- }
- }
- }
3.4 SPI源码追踪
ServiceLoader.load(SPIService.class) 底层调用大致逻辑如下:图片iterator.hasNext() 跟 iterator.next()底层调用大致如下:
3.5 Java SPI缺点
不能按需加载,Java SPI在加载扩展点的时候,会一次性加载所有可用的扩展点,很多是不需要的,会浪费系统资源。
获取某个实现类的方式不够灵活,只能通过 Iterator 形式获取,不能根据某个参数来获取对应的实现类。
不支持AOP与依赖注入,JAVA SPI可能会丢失加载扩展点异常信息,导致追踪问题很困难。
3.6 Dubbo SPI
JDK自带的不好用Dubbo 就自己实现了一个 SPI,该SPI 可以通过名字实例化指定的实现类,并且实现了 IOC 、AOP 与 自适应扩展 SPI 。
- key = com.sowhat.value
Dubbo 对配置文件目录的约定,不同于 Java SPI ,Dubbo 分为了三类目录。
META-INF/services/ :该目录下 SPI 配置文件是为了用来兼容 Java SPI 。
META-INF/dubbo/ :该目录存放用户自定义的 SPI 配置文件。
META-INF/dubbo/internal/ :该目录存 Dubbo 内部使用的 SPI 配置文件。
使用的话很简单 引入依赖,然后百度教程即可。
- @Test
- void sowhat()
- {
- ExtensionLoader
spiService = ExtensionLoader.getExtensionLoader(SPIService.class); //按需获取实现类对象 - SPIService demo1 = spiService.getExtension("SpiImpl1");
- demo1.execute();
- }
3.7 Dubbo SPI源码追踪
ExtensionLoader.getExtension 方法的整个思路是 查找缓存是否存在,不存在则读取SPI文件,通过反射创建类,然后设置依赖注入这些东西,有包装类就包装下,执行流程如下图所示:
说下重要的四个部分:
1.injectExtension IOC
查找 set 方法,根据参数找到依赖对象则注入。
2.WrapperClass AOP
包装类,Dubbo 帮你自动包装,只需要某个扩展类的构造函数只有一个参数,并且是扩展接口类型,就会被判定为包装类。
3.Activate
Active 有三个属性,group 表示修饰在哪个端,是 provider 还是 consumer,value 表示在 URL参数中出现才会被激活,order 表示实现类的顺序。
3.8 Adaptive 自适应扩展
需求:根据配置来进行 SPI 扩展的加载后不想在启动的时候让扩展被加载,想根据请求时候的参数来动态选择对应的扩展。实现:Dubbo用代理机制实现了自适应扩展,为用户想扩展的接口 通过JDK 或者 Javassist 编译生成一个代理类,然后通过反射创建实例。实例会根据本来方法的请求参数得知需要的扩展类,然后通过 ExtensionLoader.getExtensionLoader(type.class).getExtension(name)来获取真正的实例来调用,看个官网样例。
- public interface WheelMaker {
- Wheel makeWheel(URL url);
- }
- // WheelMaker 接口的自适应实现类
- public class AdaptiveWheelMaker implements WheelMaker {
- public Wheel makeWheel(URL url) {
- if (url == null) {
- throw new IllegalArgumentException("url == null");
- }
- // 1. 调用 url 的 getXXX 方法获取参数值
- String wheelMakerName = url.getParameter("Wheel.maker");
- if (wheelMakerName == null) {
- throw new IllegalArgumentException("wheelMakerName == null");
- }
- // 2. 调用 ExtensionLoader 的 getExtensionLoader 获取加载器
- // 3. 调用 ExtensionLoader 的 getExtension 根据从url获取的参数作为类名称加载实现类
- WheelMaker wheelMaker = ExtensionLoader.getExtensionLoader(WheelMaker.class).getExtension(wheelMakerName);
- // 4. 调用实现类的具体方法实现调用。
- return wheelMaker.makeWheel(URL url);
- }
- }
查看Adaptive注解源码可知该注解可用在类或方法上,Adaptive 注解在类上或者方法上有不同的实现逻辑。
7.8.1 Adaptive 注解在类上
Adaptive 注解在类上时,Dubbo 不会为该类生成代理类,Adaptive 注解在类上的情况很少,在 Dubbo 中,仅有两个类被 Adaptive 注解了,分别是 AdaptiveCompiler 和 AdaptiveExtensionFactory,表示拓展的加载逻辑由人工编码完成,这不是我们关注的重点。
7.8.2 Adaptive 注解在方法上
Adaptive 注解在方法上时,Dubbo 则会为该方法生成代理逻辑,表示拓展的加载逻辑需由框架自动生成,大致的实现机制如下:
加载标注有 @Adaptive 注解的接口,如果不存在,则不支持 Adaptive 机制;
为目标接口按照一定的模板生成子类代码,并且编译生成的代码,然后通过反射生成该类的对象;
结合生成的对象实例,通过传入的URL对象,获取指定key的配置,然后加载该key对应的类对象,最终将调用委托给该类对象进行。
- @SPI("apple")
- public interface FruitGranter {
- Fruit grant();
- @Adaptive
- String watering(URL url);
- }
- ---
- // 苹果种植者
- public class AppleGranter implements FruitGranter {
- @Override
- public Fruit grant() {
- return new Apple();
- }
- @Override
- public String watering(URL url) {
- System.out.println("watering apple");
- return "watering finished";
- }
- }
- ---
- // 香蕉种植者
- public class BananaGranter implements FruitGranter {
- @Override
- public Fruit grant() {
- return new Banana();
- }
- @Override
- public String watering(URL url) {
- System.out.println("watering banana");
- return "watering success";
- }
- }
调用方法实现:
- public class ExtensionLoaderTest {
- @Test
- public void testGetExtensionLoader() {
- // 首先创建一个模拟用的URL对象
- URL url = URL.valueOf("dubbo://192.168.0.1:1412?fruit.granter=apple");
- // 通过ExtensionLoader获取一个FruitGranter对象
- FruitGranter granter = ExtensionLoader.getExtensionLoader(FruitGranter.class)
- .getAdaptiveExtension();
- // 使用该FruitGranter调用其"自适应标注的"方法,获取调用结果
- String result = granter.watering(url);
- System.out.println(result);
- }
- }
通过如上方式生成一个内部类。大致调用流程如下:
4、Dubbo 服务暴露流程
4.1 服务暴露总览
Dubbo框架是以URL为总线的模式,运行过程中所有的状态数据信息都可以通过URL来获取,比如当前系统采用什么序列化,采用什么通信,采用什么负载均衡等信息,都是通过URL的参数来呈现的,所以在框架运行过程中,运行到某个阶段需要相应的数据,都可以通过对应的Key从URL的参数列表中获取。URL 具体的参数如下:
protocol:指的是 dubbo 中的各种协议,如:dubbo thrift http username/password:用户名/密码 host/port:主机/端口 path:接口的名称 parameters:参数键值对
- protocol://username:password@host:port/path?k=v
服务暴露从代码流程看分为三部分:
服务暴露从对象构建转换看分为两步:
4.2 服务暴露源码追踪
5、Dubbo 服务引用流程
Dubbo中一个可执行体就是一个invoker,所以 provider 跟 consumer 都要向 invoker 靠拢。通过上面demo可知为了无感调用远程接口,底层需要有个代理类包装 invoker。
服务的引入时机有两种:
饿汉式:
通过实现 Spring 的 InitializingBean 接口中的 afterPropertiesSet 方法,容器通过调用 ReferenceBean的 afterPropertiesSet 方法时引入服务。
懒汉式(默认):
懒汉式是只有当服务被注入到其他类中时启动引入流程。
服务引用的三种方式:
服务引用流程:
调用方式:
oneway:不关心请求是否发送成功。
Async异步调用:Dubbo天然异步,客户端调用请求后将返回的 ResponseFuture 存到上下文中,用户可随时调用 future.get 获取结果。异步调用通过唯一ID 标识此次请求。
Sync同步调用:在 Dubbo 源码中就调用了 future.get,用户感觉方法被阻塞了,必须等结果后才返回。
6、Dubbo 调用整体流程
调用之前你可能需要考虑这些事:
调用大致流程:
调用方式:
oneway:不关心请求是否发送成功,消耗最小。
sync同步调用:在 Dubbo 源码中就调用了 future.get,用户感觉方法被阻塞了,必须等结果后才返回。
Async 异步调用:Dubbo天然异步,客户端调用请求后将返回的 ResponseFuture 存到上下文中,用户可以随时调用future.get获取结果。异步调用通过唯一ID标识此次请求。
7、Dubbo集群容错负载均衡
Dubbo 引入了Cluster、Directory、Router、LoadBalance、Invoker模块来保证Dubbo系统的稳健性,它们的关系如下图:
服务发现时会将多个多个远程调用放入Directory,然后通过Cluster封装成一个Invoker,该invoker提供容错功能。
消费者代用的时候从Directory中通过负载均衡获得一个可用invoker,最后发起调用。
你可以认为Dubbo中的Cluster对上面进行了大的封装,自带各种鲁棒性功能。
7.1 集群容错
集群容错是在消费者端通过Cluster子类实现的,Cluster接口有10个实现类,每个Cluster实现类都会创建一个对应的ClusterInvoker对象。核心思想是让用户选择性调用这个Cluster中间层,屏蔽后面具体实现细节。
Cluster | Cluster Invoker | 作用 |
---|---|---|
FailoverCluster | FailoverClusterInvoker | 失败自动切换功能,默认 |
FailfastCluster | FailfastClusterInvoker | 一次调用,失败异常 |
FailsafeCluster | FailsafeClusterInvoker | 调用出错则日志记录 |
FailbackCluster | FailbackClusterInvoker | 失败返空,定时重试2次 |
ForkingCluster | ForkingClusterInvoker | 一个任务并发调用,一个OK则OK |
BroadcastCluster | BroadcastClusterInvoker | 逐个调用invoker,全可用才可用 |
AvailableCluster | AvailableClusterInvoker | 哪个能用就用那个 |
MergeableCluster | MergeableClusterInvoker | 按组合并返回结果 |
7.2 智能容错之负载均衡
Dubbo中一般有4种负载均衡策略。
7.3 智能容错之服务目录
关于 服务目录Directory 你可以理解为是相同服务Invoker的集合,核心是RegistryDirectory类。具有三个功能。
从注册中心获得invoker列表。
监控着注册中心invoker的变化,invoker的上下线。
刷新invokers列表到服务目录。
7.4 智能容错之服务路由
服务路由其实就是路由规则,它规定了服务消费者可以调用哪些服务提供者。条件路由规则由两个条件组成,分别用于对服务消费者和提供者进行匹配。比如有这样一条规则:
- host = 10.20.153.14 => host = 10.20.153.12
该条规则表示 IP 为 10.20.153.14 的服务消费者只可调用 IP 为 10.20.153.12 机器上的服务,不可调用其他机器上的服务。条件路由规则的格式如下:
- [服务消费者匹配条件] => [服务提供者匹配条件]
如果服务消费者匹配条件为空,表示不对服务消费者进行限制。如果服务提供者匹配条件为空,表示对某些服务消费者禁用服务。
8、设计RPC
通读下Dubbo的大致实现方式后其实就可以依葫芦画瓢了,一个RPC框架大致需要下面这些东西:
服务的注册跟发现的搞一个吧,你可以用ZooKeeper或者Redis来实现。
接下来consumer发起请求的时候你的面向接口编程啊,用到动态代理来实现调用。
多个provider提供相同服务你的用到LoadBalance啊。
最终选择一个机器后你的约定好通信协议啊,如何进行序列化跟反序列化呢?
底层就用现成的高性能Netty框架 NIO模式实现呗。
服务开启后的有monitor啊。
PS :
感觉没啥特别好写的,因为人Dubbo官方文档啥都有,你说你英文看不懂,那中文总该看得懂了吧。
参考
Dubbo面试题:https://sowhat.blog.csdn.net/article/details/71191035
Adaptive讲解:https://blog.csdn.net/weixin_33967071/article/details/92608993 Dubbo视频:https://b23.tv/KVk0xo
Dubbo demo:https://mp.weixin.qq.com/s/FPbu8rFOHyTGROIV8XJeTA doExportUrlsFor1Protocol详解:https://www.cnblogs.com/hzhuxin/p/7993860.html
文章标题:关于Dubbo随便问八个问题
当前链接:http://www.mswzjz.cn/qtweb/news43/267593.html
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