dubbo积累:dubbo十层模型

(一)前言

因为公司框架使用了dubbo作为RPC框架,所以,对于dubbo进行相应的学习,通过官网的学习,源码的阅读,总结出以下的内容,希望对dubbo有个更全面的认识,同时会后续的使用,后续的源码阅读有更好的帮助。

(二 )RPC简介

RPC(Remote Produce Call)远程过程调用,就是客户端基于某种协议通过网络向服务提供端请求服务处理,然后返回数据。
对于客户端来讲,就和调用本地服务一样,对开发人员是透明的,不需要了解具体底层网络传输协议。就是将本地调用的处理过程放在远程的机器上,而不是本地服务代理来处理。
套用到多线程的概念,其实RPC就是服务器间不同进程之间通信协作的调用方式。
RPC的前身是RMI(Remote Method Call),这是在jdk1.2的时候提出的。
RPC的基本组成部分Invoker、protocol、remote这三个组成部分,能够完成一次完整的RPC调用

(三)dubbo微内核设计机制

微内核架构核心系统设计时的两个关键点:

  • 对问题域的核心概念、流程、功能的洞察与抽象;有了这些核心元素,plugin的扩展才能有所依附、与其代码之间的互动才能实际落地发生;
  • 设计一套机制用于规范和管理plugin生命周期:定义、加载、销毁等;

Dubbo 的微内核是广义上的,它的思想是:核心系统+插件
这个微内核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。
所以在后面的框架设计模块和源码中看到了大量的SPI插件。
当然,在使用了足够久之后,海量的插件管理也是一个值得思考的问题。

(四)dubbo其他概念

  • 注册中心、服务提供者、服务消费者通过长连接进行通信,monitor不是。
  • 注册中心仅提供目录服务,不转发请求。
  • 注册中心数据库宕机,仍能提供目录服务,但是不能注册新服务。
  • 注册中心宕机,不影响服务提供端和消费端,可以通过本地缓存通讯。
  • 服务提供端宕机,消费者会无限次重连等待服务提供者恢复。(后续可附录代码。)

(五)dubbo框架设计

以下摘自dubbo官网开发指南中框架设计部分。文章链接

整体设计

image.png

图例说明:

  • 图中左边淡蓝背景的为服务消费方使用的接口,右边淡绿色背景的为服务提供方使用的接口,位于中轴线上的为双方都用到的接口。
  • 图中从下至上分为十层,各层均为单向依赖,右边的黑色箭头代表层之间的依赖关系,每一层都可以剥离上层被复用,其中,Service 和 Config 层为 API,其它各层均为 SPI。
  • 图中绿色小块的为扩展接口,蓝色小块为实现类,图中只显示用于关联各层的实现类。
  • 图中蓝色虚线为初始化过程,即启动时组装链,红色实线为方法调用过程,即运行时调时链,紫色三角箭头为继承,可以把子类看作父类的同一个节点,线上的文字为调用的方法。

针对上图:总结出一个调用流程,在client端发起调用,通过本地interface,通过已经从Config中获取的配置,通过ProxyFactory工厂动态代理生成Proxy,访问集群中的invoker(在调用之前,已经完成了客户端、服务的服务注册相关,当然,Cluster也可以没有,client可以直接调用配置好的路径直接访问,也就是单机使用场景),invoker通过路由选择,负载均衡算法,透明的获取invoker,然后通过配置的协议(此时,将一些信息写入monitor中),将同步转为异步,本地await,等待远程调用结果返回。将访问请求序列化、通过网络(mina、netty)访问其他进程(同服务器或者远程服务器)的具体方法。

各层说明

框架分层架构中,各个层次的设计要点:

  • 服务接口层(Service):该层是与实际业务逻辑相关的,根据服务提供方和服务消费方的业务设计对应的接口和实现。
  • 配置层(Config):对外配置接口,以ServiceConfig, ReferenceConfig为中心,可以直接初始化配置类,也可以通过 spring 解析配置生成配置类。
  • 服务代理层(Proxy):服务接口透明代理,生成服务的客户端Stub和服务器端Skeleton(对应RMI中的概念), 以ServiceProxy为中心,扩展接口为ProxyFactory
  • 注册中心层(Registry):封装服务地址的注册与发现,以服务 URL 为中心,扩展接口为RegistryFactory,Registry,RegistryService
  • 路由层(Cluster):封装多个提供者的路由及负载均衡,并桥接注册中心,以Invoker为中心,扩展接口为Cluster,Directory,Router, LoadBalance
  • 监控层(Monitor):RPC 调用次数和调用时间监控,以Statistics为中心,扩展接口为MonitorFactory,Monitor,MonitorService
  • 远程调用层(Protocol):封装 RPC 调用,以Invocation,Result为中心,扩展接口为Protocol,Invoker,Exporter
  • 信息交换层(Exchange):封装请求响应模式,同步转异步,以Request,Response为中心,扩展接口为Exchanger,ExchangeChannel,ExchangeClient,ExchangeServer
  • 网络传输层(Transport):抽象minanetty为统一接口,以Message为中心,扩展接口为Channel,Transporter,Client,Server,Codec
  • 数据序列化层(Serialize):可复用的一些工具,扩展接口为Serialization,ObjectInput,ObjectOutput,ThreadPool

关系说明

  • RPC中,Protocol是核心层,也就是只要有Protocol+Invoker+Exporter就可以完成非透明的RPC调用,然后在Invoker的主过程上Filter拦截点。
  • 图中的ConsumerProvider是抽象概念,只是想让看图者更直观的了解哪些类分属于客户端与服务器端,不用ClientServer的原因是Dubbo在很多场景下都使用Provider,Consumer,Registry,Monitor划分逻辑拓普节点,保持统一概念。
  • Cluster是外围概念,所以Cluster的目的是将多个Invoker伪装成一个Invoker,这样其它人只要关注ProtocolInvoker即可,加上Cluster或者去掉Cluster对其它层都不会造成影响,因为只有一个提供者时,是不需要Cluster的。
  • Proxy层封装了所有接口的透明化代理,而在其它层都以Invoker为中心,只有到了暴露给用户使用时,才用ProxyInvoker转成接口,或将接口实现转成Invoker,也就是去掉ProxyRPC是可以Run的,只是不那么透明,不那么看起来像调本地服务一样调远程服务。
  • Remoting实现是Dubbo协议的实现,如果你选择RMI协议,整个Remoting都不会用上,Remoting内部再划为Transport传输层和Exchange信息交换层,Transport层只负责单向消息传输,是对Mina,Netty,Grizzly的抽象,它也可以扩展UDP传输,而Exchange层是在传输层之上封装了Request-Response语义。
  • RegistryMonitor实际上不算一层,而是一个独立的节点,只是为了全局概览,用层的方式画在一起。

模块分包

image.png
  • 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RPCRMI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Standlone的容器,以简单的Main加载Spring启动,因为服务通常不需要Tomcat/JBossWeb容器的特性,没必要用Web容器去加载服务。

整体上按照分层结构进行分包,与分层的不同点在于:

  • container为服务容器,用于部署运行服务,没有在层中画出。
  • protocol层和proxy层都放在rpc模块中,这两层是rpc的核心,在不需要集群也就是只有一个提供者时,可以只使用这两层完成rpc调用。
  • transport层和exchange层都放在remoting模块中,为rpc调用的通讯基础。
  • serialize层放在common模块中,以便更大程度复用。

依赖关系

image.png
  • 图中小方块Protocol,Cluster,Proxy,Service,Container,Registry,Monitor代表层或模块,蓝色的表示与业务有交互,绿色的表示只对Dubbo内部交互。
  • 图中背景方块Consumer,Provider,Registry,Monitor代表部署逻辑拓扑节点。
  • 图中蓝色虚线为初始化时调用,红色虚线为运行时异步调用,红色实线为运行时同步调用。
  • 图中只包含RPC的层,不包含Remoting的层,Remoting整体都隐含在Protocol中。

调用链

image.png

领域模型

  • Protocol是服务域,它是Invoker暴露和引用的主功能入口,它负责Invoker的生命周期管理。
  • Invoker是实体域,它是Dubbo的核心模型,其它模型都向它靠扰,或转换成它,它代表一个可执行体,可向它发起invoke调用,它有可能是一个本地的实现,也可能是一个远程的实现,也可能一个集群实现。
  • Invocation是会话域,它持有调用过程中的变量,比如方法名,参数等。
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