Dubbo - 01入门分布式

Dubbo - 01入门分布式 

（1）什么是分布式系统？

• 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（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。

（2）发展演进（来自Dubbo官网）

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，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

          

（2.1）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。   // 新增服务器部署完整应用

（2.2）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，提升效率的方法之一是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。       // 新增服务器部署业务繁忙的业务模块; 应用没有完全独立

（2.3）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。   // RPC调用

（2.4）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)是关键。   // 动态管理

（3）RPC

（3.1）什么是RPC

• RPC（Remote Procedure Call）是指远程过程调用，是一种进程间通信方式，是一种技术思想，不是规范。
• 它允许程序调用另一个地址空间的过程或函数，而不用程序员显式的编码这个远程调用的细节。

（3.2）RPC基本原理

         

（4）Dubbo介绍

（4.1）Dubbo要解决的问题

                                  

• 在大规模服务化之前，应用可能只是通过 RMI 或 Hessian 等工具，简单的暴露和引用远程服务，通过配置服务的URL地址进行调用，通过 F5 等硬件进行负载均衡。
• 当服务越来越多时，服务 URL 配置管理变得非常困难，F5 硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。 
  • 此时需要一个服务注册中心，动态地注册和发现服务，使服务的位置透明。
  • 并通过在消费方获取服务提供方地址列表，实现软负载均衡和 Failover，降低对 F5 硬件负载均衡器的依赖，也能减少部分成本。
• 当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。 
  • 这时，需要自动画出应用间的依赖关系图，以帮助架构师理清关系。
• 接着，服务的调用量越来越大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务需要多少机器支撑？什么时候该加机器？ 
  • 为了解决这些问题，第一步，要将服务现在每天的调用量，响应时间，都统计出来，作为容量规划的参考指标。
  • 其次，要可以动态调整权重，在线上，将某台机器的权重一直加大，并在加大的过程中记录响应时间的变化，直到响应时间到达阈值，记录此时的访问量，再以此访问量乘以机器数反推总容量。

（4.2）Dubbo特性

Apache Dubbo 提供了六大核心能力：

• 面向接口代理的高性能RPC调用：  提供高性能的基于代理的远程调用能力，服务以接口为粒度，为开发者屏蔽远程调用底层细节。
• 智能容错和负载均衡： 内置多种负载均衡策略，智能感知下游节点健康状况，显著减少调用延迟，提高系统吞吐量。
• 服务自动注册和发现： 支持多种注册中心服务，服务实例上下线实时感知。
• 高度可扩展能力： 遵循微内核+插件的设计原则，所有核心能力如Protocol、Transport、Serialization被设计为扩展点，平等对待内置实现和第三方实现。
• 运行期流量调度： 内置条件、脚本等路由策略，通过配置不同的路由规则，轻松实现灰度发布，同机房优先等功能。
• 可视化的服务治理与运维： 提供丰富服务治理、运维工具：随时查询服务元数据、服务健康状态及调用统计，实时下发路由策略、调整配置参数。

（4.3）Dubbo架构

（4.3.1）调用关系

• <0> 服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
• <1> 服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
• <2> 服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
• <3> 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。
• <4> 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。
• <5> 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。

 （4.3.2）Dubbo 架构特点，分别是连通性、健壮性、伸缩性、以及向未来架构的升级性。

连通性

• 注册中心负责服务地址的注册与查找，相当于目录服务，服务提供者和消费者只在启动时与注册中心交互，注册中心不转发请求，压力较小
• 监控中心负责统计各服务调用次数，调用时间等，统计先在内存汇总后每分钟一次发送到监控中心服务器，并以报表展示
• 服务提供者向注册中心注册其提供的服务，并汇报调用时间到监控中心，此时间不包含网络开销
• 服务消费者向注册中心获取服务提供者地址列表，并根据负载算法直接调用提供者，同时汇报调用时间到监控中心，此时间包含网络开销
• 注册中心，服务提供者，服务消费者三者之间均为长连接，监控中心除外
• 注册中心通过长连接感知服务提供者的存在，服务提供者宕机，注册中心将立即推送事件通知消费者
• 注册中心和监控中心全部宕机，不影响已运行的提供者和消费者，消费者在本地缓存了提供者列表
• 注册中心和监控中心都是可选的，服务消费者可以直连服务提供者

健壮性

• 监控中心宕掉不影响使用，只是丢失部分采样数据
• 数据库宕掉后，注册中心仍能通过缓存提供服务列表查询，但不能注册新服务
• 注册中心对等集群，任意一台宕掉后，将自动切换到另一台
• 注册中心全部宕掉后，服务提供者和服务消费者仍能通过本地缓存通讯
• 服务提供者无状态，任意一台宕掉后，不影响使用
• 服务提供者全部宕掉后，服务消费者应用将无法使用，并无限次重连等待服务提供者恢复

伸缩性

• 注册中心为对等集群，可动态增加机器部署实例，所有客户端将自动发现新的注册中心
• 服务提供者无状态，可动态增加机器部署实例，注册中心将推送新的服务提供者信息给消费者

升级性

• 当服务集群规模进一步扩大，带动IT治理结构进一步升级，需要实现动态部署，进行流动计算，现有分布式服务架构不会带来阻力。
• 下图是未来可能的一种架构：
•  

  • Deployer ：  自动部署服务的本地代理

  • Repository： 仓库用于存储服务应用发布包

  • Scheduler ： 调度中心基于访问压力自动增减服务提供者

  • Admin ：     统一管理控制台

  • Registry ：  服务注册与发现的注册中心

  • Monitor ：   统计服务的调用次数和调用时间的监控中心