微服务架构 | 12.1 使用 Apache Dubbo 实现远程通信

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前言

参考资料
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 微服务原理与实战》
《B站 尚硅谷 SpringCloud 框架开发教程 周阳》

Apache Dubbo 是一个分布式服务框架,主要实现多个系统之间的高性能、透明化调用;
Dubbo 相关内容笔者之前写过一篇入门笔记:Dubbo快速上手笔记 - 环境与配置。入门笔记强调的是 Dubbo 的一些基本特性,以与 Zookeeper 的整合。因此这里将重点放在 Dubbo 与 Spring Cloud 的联系、区别以及整合;


1. Dubbo 基础知识

1.1 Dubbo 是什么

  • Apache Dubbo 是一个分布式服务框架,主要实现多个系统之间的高性能、透明化调用;
  • 简单来说它就是一个 RPC 框架,但是和普通的 RPC 框架不同的是,它提供了服务治理功能,比如服务注册、监控、路由、容错等;

1.2 Dubbo 的架构图

Dubbo 基于消费端的自动服务发现能力

1.3 Spring Cloud 与 Dubbo 的区别

比较项 Dubbo Spring Cloud
通信协议 基于 TCP 协议传输,使用 Netty 配合以Hession序列化完成RPC通信 基于 HTTP 协议 + REST 接口调用远程过程的通信
服务调用方式 RPC REST API
定位 SOA 时代的产物 微服务架构时代
关注点 服务的重用性及解决信息孤岛问题;服务治理 解耦,降低业务之间的耦合度;微服务治理整套方案
模块 服务注册中心、服务提供者、服务消费者、管控中心 分布式一站式框架
  • HTTP 请求会有更大的报文,占的带宽也会更多。但是 REST 相比 RPC 更为灵活,服务提供方和调用方的依赖只依靠一纸契约,不存在代码级别的强依赖,这在强调快速演化的微服务环境下,显得更为合适;
  • 模块组件的具体比较如下:
组件 Dubbo Spring Cloud (Netflix)
注册中心 以前是 Zookeeper,现在推广 Nacos Spring Cloud Eureka
服务监控 Dubbo-monitor Spring Boot Admin
熔断器 6种容错模式 Spring Cloud Hystrix
负载均衡 4 种负载均衡策略 Spring Cloud Ribbon
服务降级 Mock 机制 Hystrix 的 @HystrixCommand 注解
网关 Spring Cloud Zuul
配置 Spring Cloud Config
服务跟踪 Spring Cloud Sleuth
数据流 Spring Cloud Stream
批量任务 Spring Cloud Task
消息总线 Spring Cloud Bus

1.4 Dubbo 的特点

  • 支持多种协议的服务发布,默认是 dubbo://,还可以支持 rest://、webservice://、thrift:// 等;
  • 支持多种不同的注册中心,如:Nacos、ZooKeeper、Redis,未来还将会支持 Consul、Eureka、Etcd 等;
  • 支持多种序列化技术,如:avro、fst、fastjson、hessian2、kryo 等;
  • 在服务治理方面的功能非常完善,如:集群容错、服务路由、负载均衡、服务降级、服务限流、服务监控、安全验证等;
  • 中文文档

1.5 Dubbo 的 6 种容错模式

容错模式 模式名称 说明 适用场景
Failover Cluster 【默认】失败自动切换 当服务调用失败后,会切换到集群中的其他机器进行重试,默认重试次数为2,通过属性 retries=2 可以修改次数 通常用于读操作(查),因为事务型操作会带来数据重复问题
Failfast Cluster 快速失败 当服务调用失败后,立即报错,也就是只发起一次调用 通常用于一些幂等的写操作(增删改),比如新增数据;以避免在结果不确定的情况下导致数据重复插入的问题
Failsafe Cluster 失败安全 出现异常时,直接忽略异常 使用 Failover Cluster(retries="0"),应对(增删改)操作
Failback Cluster 失败后自动回复 服务调用出现异常时,在后台记录这条失败的请求定时重发 适合用于消息通知操作,保证这个请求一定发送成功
Forking Cluster 并行提交 并行调用集群中的多个服务,只要其中一个成功就返回。可以通过forks=2来设置最大并行数
Broadcast Cluster 广播通知 广播调用所有的服务提供者,任意一个服务报错则表示服务调用失败 通常用于通知所有的服务提供者更新缓存或者本地资源信息
  • 可以自行扩展容错模式;
  • 配置也很简单,在 @Service 接口里添加一个 cluster 参数即可;

    @Service(cluster = "failfast") //更改容错方式为快速失败 public class TestServiceImpl implements TestService { @Override public String test() {
            ...
        }
    }

1.6 Dubbo 的 4 种负载均衡策略

负载均衡策略 策略名称 说明
Random LoadBalance 随机算法 可以针对性能较好的服务器设置较大的权重值,权重值越大,随机的概率也会越大
RoundRobin LoadBalance 轮询 按照公约后的权重设置轮询比例
LeastActive LoadBalance 最少活跃调用 处理较慢的节点将会收到更少的请求
ConsistentHash LoadBalance 一致性Hash 相同参数的请求总是发送到同一个服务提供者
  • 可以基于 Dubbo 中的 SPI 机制来扩展负载均衡策略;
  • 配置也很简单,在 @Service 接口里添加一个 loadbalance 参数即可;

    @Service(loadbalance = "roundrobin") //更改负载均衡策略为轮询 public class TestServiceImpl implements TestService { @Override public String test() {
            ...
        }
    }

1.7 主机绑定规则

  • 主机绑定表示的是 Dubbo 服务对外发布的 IP 地址,默认情况下 Dubbo 会按照以下顺序来查找并绑定主机 IP 地址:

    • 查找环境变量中 DUBBO_IP_TO_BIND 属性配置的 IP 地址;
    • 查找 dubbo.protocol.host 属性配置的 IP 地址,默认是空,如果没有配置或者IP地址不合法,则继续往下查找;
    • 通过 LocalHost.getHostAddress 获取本机 IP 地址,如果获取失败,则继续往下查找;
    • 如果配置了注册中心的地址,则使用 Socket 通信连接到注册中心的地址后,使用 for 循环通过 socket.getLocalAddress().getHostAddress() 扫描各个网卡获取网卡 IP 地址;
  • 获取的 IP 地址并不是写入注册中心的地址。默认情况下,写入注册中心的 IP 地址优先选择环境变量中 DUBBO_IP_TO_REGISTRY 属性配置的 IP 地址。在这个属性没有配置的情况下,才会选取前面获得的 IP 地址并写入注册中心;
  • 问题:使用默认的主机绑定规则,可能会存在获取的 P 地址不正确的情况;

    • 原因:Dubbo 检测本地 IP 地址的策略是先调用 LocalHost.getHostAddress,这个方法的原理是通过获取本机的 hostname 映射 IP 地址,如果它指向的是一个错误的 IP 地址,那么这个错误的地址将会作为服务发布的地址注册到 ZooKeeper 节点上;
    • 解决方案

      •  /etc/hosts 中配置机器名对应正确的 IP 地址映射;
      • 在环境变量中添加 DUBBO_IP_TO_BIND 或者 DUBBO_IP_TO_REGISTRY 属性,Value 值为绑定的主机地址;
      • 通过 dubbo.protocolhost 设置主机地址;


2. 构建 Dubbo 服务提供方

2.1 构建服务接口模块

  • Dubbo 官方推荐把服务接口打成 Jar 包发布到仓库上;
  • 这样服务消费者可以依赖该 Jar 包,通过接口调用方式完成远程通信。对于服务提供者来说,也需要依赖该 Jar 包完成接口的实现;
  • 做法如下:
  • 新建 spring-cloud-dubbo-sample-api 模块,添加 pom.xml 依赖文件;

    <!-- Dubbo --> <dependency> <groupId>org.apache.dubbo</groupId> <artifactId>dubbo</artifactId> <version>${dubbo.version}</version> </dependency>
  • 在 service 包下新建接口:

    public interface TestService { String test(String message);
    }
  • 执行 mvn install 命令将接口 jar 包安装到本地仓库;

2.2 添加 pom.xml 依赖文件

<!-- Spring Cloud 核心包--> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId> </dependency> <!-- Dubbo Spring Cloud Starter --> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId> </dependency> <!-- Sample API 接口声明--> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId> </dependency> <!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery --> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId> </dependency>

2.3 修改 application.yml 配置文件

spring: application: name: spring-cloud-dubbo-provider cloud: zookeeper: discovery: register: true #表示该服务要注册进注册中心 connect-string: localhost:2181 #zookeeper 服务器位置 dubbo: protocol: name: dubbo port: 20880

2.4 在主程序类上添加注解

  • @DubboComponentScan:扫描主程序类所在包及其子包下的所有注解,将 @Servicr 注解下类注册进容器里;

2.5 实现 2.1 定义的接口

@Service public class TestServiceImpl implements TestService { @Value("${dubbo.application.name}") private String serviceName; @Override public String test(String message) { return serviceName;
    }
}
  • 可以在 @Service 注解里添加两个属性配置 cluster  loadbalance,分别用来配置容错模式负载均衡策略
  • 详情请见本篇《1.5 Dubbo 的 6 种容错模式》和《1.6 Dubbo 的 4 种负载均衡策略》


3. 构建 Dubbo 服务消费方

3.1 添加 pom.xml 依赖文件

  • 同服务提供方;
<!-- Spring Cloud 核心包--> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId> </dependency> <!-- Dubbo Spring Cloud Starter --> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId> </dependency> <!-- Sample API 接口声明--> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId> </dependency> <!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery --> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId> </dependency>

3.2 修改 application.yml 配置文件

spring: application: name: spring-cloud-dubbo-consumer cloud: zookeeper: discovery: register: false #表示该服务不要注册进注册中心 connect-string: localhost:2181 dubbo: cloud: subscribed-services: spring-cloud-dubbo-provider #表示服务调用者订阅的服务提供方的应用名称列表。默认值为“*”,不推荐使用默认值

3.3 修改业务类

  • 在服务类中使用 @Reference 注解注入 TestService 即可;
@RestController public class TestController{ @Reference private TestService testService; @GetMapping("/message") public String testController(){ return testService.test("message");
}


4. 在消费者端使用 Mock 配置实现服务降级

  • 在本示例中将对 2.1 中定义的 TestService 接口配置服务降级策略;
  • 降级策略的配置都是在基于服务消费者之上的;

4.1 为接口实现一种服务降级方法

public class MockTestService implements TestService { @Override public String test(String message) { return "当前无法访问";
    }
}

4.2 给 @Reference 注解增加 mock 参数

@RestController public class TestController{ @Reference(mock = "com.dlhjw.springcloud.mock.MockTestService", cluster="failfast") private TestService testService; @GetMapping("/message") public String testController(){ return testService.test("message");
}
  • 在 TestController 类中修改 @Reference 注解增加 mock 参数;
  • 其中设置了属性 cluster="failfast",因为默认的容错策略会发起两次重试,等待的时间较长;


5. Dubbo 使用 Zookeeper 作为注册中心(Spring Boot)

5.1 下载 Zookeeper 服务器

5.2 引入 pom.xml 依赖文件

  • 服务提供者与服务消费者需要引入的依赖相同;
<!-- Zookeeper 相关依赖 --> <dependency> <groupId>org.apache.zookeeper</groupId> <artifactId>zookeeper</artifactId> <version>3.5.3-beta</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.curator</groupId> <artifactId>curator-framework</artifactId> <version>4.0.1</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.curator</groupId> <artifactId>curator-recipes</artifactId> <version>4.0.1</version> </dependency> <!-- Dubbo 相关依赖 --> <dependency> <groupId>org.apache.dubbo</groupId> <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId> <version>2.7.5</version> </dependency> <!-- Spring Boot 依赖 --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter</artifactId> </dependency>

5.3 服务提供者

5.3.1 修改 application.yml 配置文件

spring: application: name: springboot-dubbo-demo dubbo: #服务提供方的信息 application: name: springboot-provider protocol: name: dubbo port: 20880 registry: address: zookeeper://localhost:2181 #zookeeper地址 #scan: #base-packages: com.dlhjw.dubbo.service.impl  #指定 Dubbo 服务实现类的扫描基准包,作用等同于 主程序类上的 @DubboComponentScan

5.3.2 在主程序类上添加注解

  • @DubboComponentScan:作用同 Spring Boot 的 @ComponentScan,不过这里要扫描 Dubbo 提供的 @Service 注解;
  • @DubboComponentScan(basePackages = "com.dlhjw.dubbo.service.impl")
  • 如果上面 application 中已经做了配置,这里可以不用添加;

5.3.3 编写业务类

  • 创建接口及其实现类:
public interface TestService { void testDubbo();
}
@Service(version = "1.0.0",timeout = 3000) public class TestServiceImpl implements TestService{ @Override public void testDubbo() {
    }
}
  • 注意:@Service 注解是 com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service 包下的;

5.4 服务消费者

5.4.1 修改 application.yml 配置文件

dubbo: #服务消费方的信息 application: name: springboot-consumer registry: #zookeeper地址 address: zookeeper://localhost:2181

5.4.2 在主程序类上添加注解

5.4.3 编写业务类

  • 这里直接在 controller 接口里直接调用服务提供者提供的 TestService 即可;
@Reference(version = "1.0.0",timeout = 300) private TestService testService;
  • @Reference 注解可以获得一个远程代理对象;


6. Dubbo 使用 Nacos 作为注册中心(Spring Boot)

  • 这里仅使用到了 Spring Boot 的自动配置;
  • 这里仅提供服务提供者的示例,服务消费者类似;

6.1 下载 Nacos 服务器

6.2 工程结构

  • 新建一个父工程 spring-cloud-nacos-sample,包含两个模块:nacos-sample-api 和 nacos-sample-provider;
  • 在 nacos-sample-api 中声明接口;
public interface IHelloService{ String sayHello(String name);
}

6.3 引入 pom.xml 依赖文件

  • 在 nacos-sample-provider 中添加依赖文件:
<!-- 接口定义类 --> <dependency> <groupId>com.gupaoedu.book.nacos</groupId> <version>1.0-SNAPSHOT</version> <artifactId>nacos-sample-api</artifactId> </dependency> <!-- Nacos 的 starter 组件 --> <dependency> <groupId>com.alibaba.boot</groupId> <artifactId>nacos-discovery-spring-boot-starter</artifactId> <version>0.2.4</version> <exclusions> <exclusion> <groupId>com.alibaba.spring</groupId> <artifactId>spring-context-support</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency> <!-- Dubbo 的 starter 组件 --> <dependency> <groupId>org.apache.dubbo</groupId> <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId> <version>2.7.5</version> </dependency>

6.4 修改 application.yml 配置文件

dubbo: application: name: spring-boot-dubbo-nacos-sample registry: address: nacos://127.0.0.1:8848 #基于 Nacos 协议 protocol: name: dubbo port: 20880

6.5 在主程序类上添加注解

  • @DubboComponentScan:dubbo 的包扫描注解;

6.6 编写业务类

  • 实现 6.2 中定义的接口;
@Service public class HelloServiceImpl implements IHelloService{ @Override public String sayHello(String name){ return "He1lo World:"+name;
    }
} 

6.7 启动测试

  • 启动服务,访问 Nacos 控制台,进入“服务管理” -> “服务列表”,可以看到所有注册在 Nacos 上的服务;


7. Dubbo 使用 Nacos 作为注册中心(Spring Cloud)

  • 这里仅提供服务提供者的示例,服务消费者类似;

7.1 下载 Nacos 服务器

7.2 工程结构

  • 新建一个父工程 spring-cloud-nacos-sample,包含两个模块:spring-cloud-nacos-sample-api 和 spring-cloud-nacos-sample-provider;
  • 在 nacos-sample-api 中声明接口;
public interface IHelloService{ String sayHello(String name);
}

7.3 添加 pom.xml 依赖

  • 在父工程中显示声明依赖的指定版本;
<dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId> <version>Greenwich.SR2</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId> <version>2.1.11.RELEASE</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId> <version>2.1.1.RELEASE</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency>
  • 在 spring-cloud-nacos-sample-provider 中添加依赖文件:
<!-- Spring Cloud 核心包 --> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-context</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency> <!-- Spring Cloud 的 Dubbo 依赖 --> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId> </dependency> <!-- api 模块 --> <dependency> <groupId>com.gupaoedu.book.springcloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId> <version>1.0-SNAPSHOT</version> </dependency> <!-- 基于 Nacos 的服务注册与发现 --> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-alibaba-nacos-discovery</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-context</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-context</artifactId> <version>2.1.1.RELEASE</version> </dependency>

7.4 添加 application.yml 依赖文件

  • 与 Spring Boot 这整合方式的主要区别就在 pom.xml 配置文件和 application.yml 依赖文件;
spring: application: name: spring-cloud-nacos-sample cloud: nacos: discovery: server-addr: 127.0.0.1:8848 #Nacos 服务注册中心地址 dubbo: scan: base-packages: com.gupaoedu.book.nacos.bootstrap #功能等同于 @DubboComponentScan  protocol: name: dubbo port: 20880 registry: address: spring-cloud://localhost #将服务挂载到 Spring Cloud 注册中心

7.5 主程序类上无需额外注解

7.6 编写业务类

  • 实现 7.2 中定义的接口即可;
@Service public class HelloServiceImpl implements IHelloService{ @Override public String sayHello(String name){ return "He1lo World:"+name;
    }
} 
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