分布式理论 | RPC | Spring Boot 整合 Dubbo + ZooKeeper

一、基础

  1. 分布式理论

什么是分布式系统?

在《分布式系统原理与范型》一书中有如下定义:"分布式系统是若干独立计算机的集合,这些计算机对于用户来说就像单个相关系统";

分布式系统是由一组通过网络进行通信、为了完成共同的任务而协调工作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器,处理更多的数据

分布式系统(distributed system)是建立在网络之上的软件系统。

首先需要明确的是,只有当单个节点的处理能力无法满足日益增长的计算、存储任务的时候,且硬件的提升(加内存、加磁盘、使用更好的CPU)高昂到得不偿失的时候,应用程序也不能进一步优化的时候,我们才需要考虑分布式系统。因为,分布式系统要解决的问题本身就是和单机系统一样的,而由于分布式系统多节点、通过网络通信的拓扑结构,会引入很多单机系统没有的问题,为了解决这些问题又会引入更多的机制、协议,带来更多的问题。。。

随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大,常规的垂直应用架构已无法应对,分布式服务架构以及流动计算架构势在必行,急需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

在Dubbo的官网文档有这样一张图

单一应用架构

当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。此时,用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是关键。

适用于小型网站,小型管理系统,将所有功能都部署到一个功能里,简单易用。

缺点:

1、性能扩展比较难

2、协同开发问题

3、不利于升级维护

垂直应用架构

当访问量逐渐增大,单一应用增加机器带来的加速度越来越小,将应用拆成互不相干的几个应用,以提升效率。此时,用于加速前端页面开发的Web框架(MVC)是关键。

通过切分业务来实现各个模块独立部署,降低了维护和部署的难度,团队各司其职更易管理,性能扩展也更方便,更有针对性。

缺点: 公用模块无法重复利用,开发性的浪费

分布式服务架构

当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的**分布式服务框架(RPC)**是关键。

流动计算架构

当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)**[ Service Oriented Architecture]**是关键。

  1. RPC

RPC【Remote Procedure Call】是指远程过程调用,是一种进程间通信方式,他是一种技术的思想,而不是规范。它允许程序调用另一个地址空间(通常是共享网络的另一台机器上)的过程或函数,而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。即程序员无论是调用本地的还是远程的函数,本质上编写的调用代码基本相同。

也就是说两台服务器A,B,一个应用部署在A服务器上,想要调用B服务器上应用提供的函数/方法,由于不在一个内存空间,不能直接调用,需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。为什么要用RPC呢?就是无法在一个进程内,甚至一个计算机内通过本地调用的方式完成的需求,比如不同的系统间的通讯,甚至不同的组织间的通讯,由于计算能力需要横向扩展,需要在多台机器组成的集群上部署应用。RPC就是要像调用本地的函数一样去调远程函数。

推荐阅读文章

RPC基本原理

步骤解析:

RPC两个核心模块:通讯序列化

二、Dubbo

官网

Apache Dubbo 是一款 RPC 服务开发框架,用于解决微服务架构下的服务治理与通信问题。使用 Dubbo 开发的微服务原生具备相互之间的远程地址发现与通信能力, 利用 Dubbo 提供的丰富服务治理特性,可以实现诸如服务发现、负载均衡、流量调度等服务治理诉求。Dubbo 被设计为高度可扩展,用户可以方便的实现流量拦截、选址的各种定制逻辑。

Dubbo的前世今生

Apache Dubbo 最初是为了解决阿里巴巴内部的微服务架构问题而设计并开发的,在十多年的时间里,它在阿里巴巴公司内部的很多业务系统的到了非常广泛的应用。最早在 2008 年,阿里巴巴就将 Dubbo 捐献到开源社区,它很快成为了国内开源服务框架选型的事实标准框架,得到了业界更广泛的应用。在 2017 年,Dubbo 被正式捐献 Apache 软件基金会并成为 Apache 顶级项目,开始了一段新的征程。

基本概念:

服务提供者Provider):暴露服务的服务提供方,服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。

服务消费者Consumer): 调用远程服务的服务消费方,服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务,服务消费者,从提供者地址列表中,基于软负载均衡算法,选一台提供者进行调用,如果调用失败,再选另一台调用。

注册中心Registry):注册中心返回服务提供者地址列表给消费者,如果有变更,注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者。

监控中心Monitor):服务消费者和提供者,在内存中累计调用次数和调用时间,定时每分钟发送一次统计数据到监控中心

调用关系说明

l 服务容器负责启动,加载,运行服务提供者。

l 服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。

l 服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务。

l 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者,如果有变更,注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者。

l 服务消费者,从提供者地址列表中,基于软负载均衡算法,选一台提供者进行调用,如果调用失败,再选另一台调用。

l 服务消费者和提供者,在内存中累计调用次数和调用时间,定时每分钟发送一次统计数据到监控中心。

三、搭建ZooKeeper注册中心

  1. zookeeper下载

  2. 从cmd窗口进入Zookeeper文件夹下的bin目录,执行zkServer.cmd启动

    如果报错提示 zoo.cfg 文件缺失( zoo.cfg file is missing ),则进入zookeeper->conf,将 zoo_sample.cfg 复制一份命名为 zoo.cfg ,重新启动。

    启动成功出现zookeeper字样:

    可能遇到问题:闪退 !

    解决方案:编辑zkServer.cmd文件末尾添加pause 。这样运行出错就不会退出,会提示错误信息,方便找到原因。

    注意几个重要位置:

    dataDir=./ 临时数据存储的目录(可写相对路径)

    clientPort=2181 zookeeper的端口号

    修改完成后注意重新启动zookeeper

  3. 使用 zkCli.cmd 测试:

    ls /:列出zookeeper根下保存的所有节点

    create --e /age 18:创建一个age节点,值为18

    get /age:获取/age节点的值

四、搭建Dubbo管理后台

  1. 从github上拉取/直接下载解压

    这是一个前后端分离的项目:

  2. 部署 dubbo-admin-server

    在项目目录下打包 dubbo-admin-server

    mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
    

    第一次打包过程缓慢:

    执行 dubbo-admin-master\dubbo-admin-server\target 下的 dubbo-admin-server-0.5.0.jar ( 注意需提前启动ZooKeeper )

    java -jar dubbo-admin-server-0.5.0.jar
    
  3. 部署 dubbo-admin-ui

    cmd窗口进入dubbo-admin-ui,执行以下命令下载依赖( 注意,需有node环境 )

    npm install
    

    下载完毕后,执行启动命令

    npm run dev
    

    注意:

    前后端项目应注意端口号对接

  4. 进入控制后台

    用户名/密码默认均为root,登录即可!

五、Spring Boot 整合 Dubbo + ZooKeeper

  1. 启动 Zookeeper
  2. 创建项目
  • 新建立一个初始项目(父项目) 可以是Maven项目,也可以是空项目
xml 复制代码
<groupId>com.jmd</groupId>
    <artifactId>dubbo-zookeeper</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>pom</packaging>

    <modules>
        <module>public-interface</module>
        <module>provider</module>
        <module>consumer</module>
    </modules>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>
  • 搭建好基础项目后,还需创建 public-interface (公共接口)、provider (服务提供者)、consumer (服务消费者)三个子模块

    新建 Spring Boot 项目时勾选 web,再添加dubbo和zookeeper依赖即可

xml 复制代码
<dependencies>

        <!-- 公共API -->
        <dependency>
            <groupId>com.jmd</groupId>
            <artifactId>public-interface</artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        </dependency>

        <!-- Dubbo -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
            <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>3.1.8</version>
        </dependency>

        <!-- ZooKeeper -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>5.3.0</version>
            <exclusions>
                <!--排除这个log4j-->
                <exclusion>
                    <groupId>log4j</groupId>
                    <artifactId>log4j</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>5.3.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-x-discovery</artifactId>
            <version>5.3.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
  1. 定义服务接口

public-interface 公共API模块下定义服务接口:

java 复制代码
package com.jmd.publicinterface.service;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: JiangMingda
 * Time: 2023/7/5 005 10:26
 * File: TicketService
 * Description: 定义服务接口
 */
public interface TicketService {

    String getTicket();
}

服务接口 Dubbo 中沟通消费端和服务端的桥梁

定义了 getTicket 这个方法。后续服务端发布的服务,消费端订阅的服务都是围绕着这个 public-interface 服务接口展开的。

  1. 定义服务端的实现

在 **provider **服务提供者模块下实现服务接口:

java 复制代码
package com.jmd.provider.sercive;

import com.jmd.publicinterface.service.TicketService;
import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboService;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: JiangMingda
 * Time: 2023/7/5 005 10:28
 * File: TicketServiceImpl
 * Description: 服务实现类
 */

@DubboService
public class TicketServiceImpl implements TicketService {

    @Override
    public String getTicket() {
        return "一张去拉萨的火车票!";
    }
}

定义了服务接口之后,可以在服务端这一侧定义对应的实现,这部分的实现相对于消费端来说是远端的实现,本地没有相关的信息。

注:在TicketServiceImpl 类中添加了 @DubboService 注解,通过这个配置可以基于 Spring Boot 去发布 Dubbo 服务。

  1. 配置 yaml 配置文件
  • 服务提供者
yaml 复制代码
dubbo:
  application:
    name: provider
  protocol:
    name: dubbo
    port: -1
  registry:
    address: zookeeper://127.0.0.1:2181
server:
  port: 8085
  • 服务消费者
yaml 复制代码
dubbo:
  application:
    name: consumer
  protocol:
    name: dubbo
    port: -1
  registry:
    address: zookeeper://127.0.0.1:2181
server:
  port: 8086

在这个配置文件中,定义了 Dubbo 的应用名、Dubbo 协议信息、Dubbo 使用的注册中心地址。

注意:

	服务端口占用问题
  1. 编写测试类
java 复制代码
package com.jmd.consumer;

import com.jmd.consumer.service.UserService;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class ConsumerApplicationTests {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    void contextLoads() {
        userService.buyTicket();
    }

}
  1. 配置启动类并启动服务进行测试
java 复制代码
package com.jmd.provider;

import org.apache.dubbo.config.spring.context.annotation.EnableDubbo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
@EnableDubbo
public class ProviderApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProviderApplication.class, args);
    }

}

在两个模块的启动类上添加@EnableDubbo注解,开启dubbo的自动配置

  1. 结果

OK

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