Dubbo的系统架构解析
1. Dubbo 的两大设计原则
Dubbo 框架在设计时遵循了两大设计原则:
- Dubbo 使用“微内核+插件”的设计模式。内核只负责组装插件(扩展点),Dubbo 的功能都是由插件实现的,也就是 Dubbo 的所有功能点都可被用户自定义扩展类所替换。
- 采用 URL 作为配置信息的统一格式,所有扩展点都通过传递 URL 携带配置信息。
URL:协议://IP地址:端口/服务名/各种元数据信息...
为什么dubbo用url不用json?
个人理解,dubbo的应用场景涉及各种通信协议,url更契合这种通信场景,而json通用性太强了,用的话还要定义各种key,数据量会更大。
2. Dubbo 的三大领域模型
为了对Dubbo 整体架构叙述的方便,Dubbo 抽象出了三大领域模型。
- Protocol 服务域:是 Invoker 暴露和引用的主功能入口,它负责 Invoker 的生命周期管理。(管理消费者和提供者之间的通信协议,Dubbo支持多种协议的)
- Invoker 实体域: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。(可以简单理解为提供者的代理对象,就代表了提供者)
- Invocation 会话域:它持有调用过程中的变量,比如方法名,参数等。
3. Dubbo 的四大组件
Dubbo 中存在四大组件:
- Provider:暴露服务方,亦称为服务提供者。
- Consumer:调用远程服务方,亦称为服务消费者。
- Registry:服务注册与发现的中心,提供目录服务,亦称为服务注册中心
- Monitor:统计服务的调用次数、调用时间等信息的日志服务,亦称为服务监控中心
4. Dubbo 的十层架构
以后分析源码都是从Config层开始的,Service层就是平常我们定义的具体业务接口、接口实现。
Dubbo 的架构设计划分为了 10 层。图中左边淡蓝色背景为服务 Consumer 使用的接口
,右边淡绿色背景为服务 Provider 使用的接口
,位于中轴线的为双方都要用到的接口。
对于这10 层,根据其总体功能划分,可以划分为三大层:
-
Business 层
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Service层
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RPC 层
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config 配置层
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proxy 服务代理层
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registry 注册中心层
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cluster 路由层
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monitor 监控层
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protocol 远程调用层
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Remotting 层
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exchange 信息交换层
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transport 网络传输层
-
serialize 数据序列化层
4.1 Business 层
该层仅包含一个 service 服务层,该层与实际业务逻辑有关,根据服务消费方和服务提供方的业务设计,实现对应的接口。
4.2 RPC 层
该层主要负责整个分布式系统中各个主机间的通讯。该层包含了以下 6 层。
(1) config 配置层
以ServiceConfig 和 ReferenceConfig 为中心,用于加载并解析 Spring 配置文件中的 Dubbo标签。
主要是
<dubbo:reference/>和<dubbo:service/>标签
(2) proxy 服务代理层
服务接口透明代理,生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton, 以 ServiceProxy 为中心,扩展接口为 ProxyFactory(效果就是客户端和服务端只需要关注Service层定义的接口即可)。
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 Proxy 将 Invoker 转成接口,或将接口实现转成 Invoker,也就是去掉 Proxy 层 RPC 是可以运行的,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。(PS:接口指的就是我们定义的各种业务接口)
(3) registry 注册中心层
封装服务地址的注册和发现,以服务 URL 为中心,扩展接口为 RegistryFactory、Registry、RegistryService,可能没有服务注册中心,此时服务提供方直接暴露服务。
(4) cluster(集群) 路由层
封装多个提供者的路由和负载均衡,并桥接注册中心,以 Invoker 为中心,扩展接口为Cluster、Directory、Router 和 LoadBalance,将多个服务提供方组合为一个服务提供方,实现对服务消费透明。只需要与一个服务提供方进行交互。
Dubbo 官方指出,在 Dubbo 的整体架构中,Cluster 只是一个外围概念。Cluster 的目的是将多个 Invoker 伪装成一个 Invoker,这样用户只需关注 Protocol 层 Invoker 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。
(5) monitor 监控层
RPC调用时间和次数监控,以 Statistics 为中心,扩展接口 MonitorFactory、Monitor 和MonitorService。
(6) protocol 远程调用层
封装RPC 调用,以 Invocation 和 Result 为中心,扩展接口为 Protocol、Invoker 和 Exporter。
- 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,其他模型都是向它靠拢,或转换成它,它代表一个可执行体,可向它发起 Invoker 调用,它有可能是一个本地实现,也有可能是一个远程实现,也有可能是一个集群实现。
- Exporter 代表服务暴露,消费者只能调用提供者暴露的服务
在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。
4.3 Remotting 层
Remoting 实现是 Dubbo 协议的实现,如果我们选择 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。
具体包含以下三层:
(1) exchange 信息交换层
封装请求响应模式,同步转异步,以 Request 和 Response 为中心,扩展接口为 Exchanger和 ExchangeChannel,ExchangeClient 和 ExchangeServer。
(2) transport 网络传输层
抽象和mina 和 netty 为统一接口,以 Message 为中心,扩展接口为 Channel、Transporter、Client、Server 和 Codec。
(3) serialize 数据序列化层
可复用的一些工具,扩展接口为 Serialization、ObjectInput、ObejctOutput 和 ThreadPool。
5. Dubbo 源码架构
注:这里解析的源码为 dubbo-2.7.3 版本。
5.1 将 Dubbo 源码工程导入 Idea
本例以Dubbo2.7.3 为例进行源码解析。从官网下载到源码的 zip 包后解压后就可以直接导入到 Idea 中。
5.2 Dubbo2.7 版本与 2.6 版本
Dubbo2.7 版本需要 Java 8 及以上版本。
2、 7.0版本在改造的过程中遵循了一个原则,即保持与低版本的兼容性,因此从功能层面来说它是与2.6.x及更低版本完全兼容的2.7与2.6版本相比,改动最大的就是包名,由原来的com.alibaba.dubbo改为了org.apache.dubbo;
5.3 Dubbo源码模块介绍:
dubbo-cluster 集群模块
该模块主要负责 服务的提供者列表、路由、负责均衡等功能。
Directory:列表封装了现有的所有Invoker提供者信息,负载均衡就是从它里面获取到的内容进行负载均衡
dubbo-common 通用模块
Dubbo的一些通用功能、内核功能全在这里。
2、 7与2.6版本相比,改动最大的就是包名,由原来的com.alibaba.dubbo改为了org.apache.dubbo;
Dubbo的一些内核功能: SPI机制、自适应机制、Wrapper机制、Activate机制的实现,就在extension包下。(内核解析下期讲)
dubbo-compatible 兼容模块
该模块就是为了兼容老版本。
dubbo-config 配置模块
对spring配置文件的解析都在该模块里
ReferenceBean和ServiceBean就是ReferenceConfig和ServiceConfig的父类
dubbo-configcenter 配置中心模块
该模块可以看到dubbo支持的所有配置中心。
dubbo-container 容器模块
dubbo-demo 演示模块
相当于开发的测试模块,后期分析源码,断点演示,我们直接用这里面的代码。
dubbo-filter 过滤器模块
dubbo-metadata-report 元数据-报告模块
该模块负责两个功能:
- 元数据的定义
- 元数据的持久化(即将元数据“报告”到哪里)
元数据相关的功能都由该模块负责:
protobuf,谷歌的,与语言、平台无关的,扩展性强,主要做数据序列化的,网络通信,数据存储都可以用它
dubbo-monitor 监控模块
dubbo-plugin 插件模块
dubbo-registry 注册模块
从该模块中可以看到dubbo支持哪些应用作为注册中心:
dubbo-remoting 远程通信模块
dubbo-rpc 远程调用模块
该模块放的是各种远程调用协议(也叫 服务暴露协议)的实现:
其中有个比较特殊的injvm,它是一个伪协议,本地暴露协议,处理消费者调用自己本地服务的情况(如果调用的服务本地也提供了直接调用本地服务)。
dubbo-serialization 序列化模块
处理数据序列化的。