微服务架构 | 12.1 使用 Apache Dubbo 实现远程通信

2022-11-13 15:07:48

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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

微服务架构 | 12.1 使用 Apache Dubbo 实现远程通信

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 无 Spring Cloud Zuul
配置 无 Spring Cloud Config
服务跟踪 无 Spring Cloud Sleuth
数据流 无 Spring Cloud Stream
批量任务 无 Spring Cloud Task
消息总线 无 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：
      • 在 /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 和 loadbalance，分别用来配置容错模式和负载均衡策略；
  • 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;

    }

}

最后

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