Apache Dubbo – 概念和架构

Java-Sdk: 总体架构

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

作为一个微服务框架，Dubbo sdk 跟随着微服务组件被部署在分布式集群各个位置，为了在分布式环境下实现各个微服务组件间的协作， Dubbo 定义了一些中心化组件，这包括：

注册中心。协调 Consumer 与 Provider 之间的地址注册与发现
配置中心。
- 存储 Dubbo 启动阶段的全局配置，保证配置的跨环境共享与全局一致性
- 负责服务治理规则（路由规则、动态配置等）的存储与推送。
元数据中心。
- 接收 Provider 上报的服务接口元数据，为 Admin 等控制台提供运维能力（如服务测试、接口文档等）
- 作为服务发现机制的补充，提供额外的接口/方法级别配置信息的同步能力，相当于注册中心的额外扩展

上图完整的描述了 Dubbo 微服务组件与各个中心的交互过程。

以上三个中心并不是运行 Dubbo 的必要条件，用户完全可以根据自身业务情况决定只启用其中一个或多个，以达到简化部署的目的。通常情况下，所有用户都会以独立的注册中心开始 Dubbo 服务开发，而配置中心、元数据中心则会在微服务演进的过程中逐步的按需被引入进来。

注册中心

注册中心扮演着非常重要的角色，它承载着服务注册和服务发现的职责。目前Dubbo支持以下两种粒度的服务发现和服务注册，分别是接口级别和应用级别，注册中心可以按需进行部署：

在传统的Dubbo SDK使用姿势中，如果仅仅提供直连模式的RPC服务，不需要部署注册中心。
无论是接口级别还是应用级别，如果需要Dubbo SDK自身来做服务注册和服务发现，则可以选择部署注册中心，在Dubbo中集成对应的注册中心。
在Dubbo + Mesh 的场景下，随着 Dubbo 服务注册能力的弱化，Dubbo内的注册中心也不再是必选项，其职责开始被控制面取代，如果采用了Dubbo + Mesh的部署方式，无论是ThinSDK的mesh方式还是Proxyless的mesh方式，都不再需要独立部署注册中心。

而注册中心并不依赖于配置中心和元数据中心，如下图所示：

该图中没有部署配置中心和元数据中心，在Dubbo中会默认将注册中心的实例同时作为配置中心和元数据中心，这是Dubbo的默认行为，如果确实不需要配置中心或者元数据中心的能力，可在配置中关闭，在注册中心的配置中有两个配置分别为use-as-config-center和use-as-metadata-center，将配置置为false即可。

元数据中心

元数据中心在2.7.x版本开始支持，随着应用级别的服务注册和服务发现在Dubbo中落地，元数据中心也变的越来越重要。在以下几种情况下会需要部署元数据中心：

对于一个原先采用老版本Dubbo搭建的应用服务，在迁移到Dubbo 3时，Dubbo 3 会需要一个元数据中心来维护RPC服务与应用的映射关系（即接口与应用的映射关系），因为如果采用了应用级别的服务发现和服务注册，在注册中心中将采用“应用 —— 实例列表”结构的数据组织形式，不再是以往的“接口 —— 实例列表”结构的数据组织形式，而以往用接口级别的服务注册和服务发现的应用服务在迁移到应用级别时，得不到接口与应用之间的对应关系，从而无法从注册中心得到实例列表信息，所以Dubbo为了兼容这种场景，在Provider端启动时，会往元数据中心存储接口与应用的映射关系。
为了让注册中心更加聚焦与地址的发现和推送能力，减轻注册中心的负担，元数据中心承载了所有的服务元数据、大量接口/方法级别配置信息等，无论是接口粒度还是应用粒度的服务发现和注册，元数据中心都起到了重要的作用。

如果有以上两种需求，都可以选择部署元数据中心，并通过Dubbo的配置来集成该元数据中心。

元数据中心并不依赖于注册中心和配置中心，用户可以自由选择是否集成和部署元数据中心，如下图所示：

该图中不配备配置中心，意味着可以不需要全局管理配置的能力。该图中不配备注册中心，意味着可能采用了Dubbo mesh的方案，也可能不需要进行服务注册，仅仅接收直连模式的服务调用。

配置中心

配置中心与其他两大中心不同，它无关于接口级还是应用级，它与接口并没有对应关系，它仅仅与配置数据有关，即使没有部署注册中心和元数据中心，配置中心也能直接被接入到Dubbo应用服务中。在整个部署架构中，整个集群内的实例（无论是Provider还是Consumer）都将会共享该配置中心集群中的配置，如下图所示：

该图中不配备注册中心，意味着可能采用了Dubbo mesh的方案，也可能不需要进行服务注册，仅仅接收直连模式的服务调用。

该图中不配备元数据中心，意味着Consumer可以从Provider暴露的MetadataService获取服务元数据，从而实现RPC调用

保证三大中心高可用的部署架构

虽然三大中心已不再是Dubbo应用服务所必须的，但是在真实的生产环境中，一旦已经集成并且部署了该三大中心，三大中心还是会面临可用性问题，Dubbo需要支持三大中心的高可用方案。在Dubbo中就支持多注册中心、多元数据中心、多配置中心，来满足同城多活、两地三中心、异地多活等部署架构模式的需求。

Dubbo SDK对三大中心都支持了Multiple模式。

多注册中心：Dubbo 支持多注册中心，即一个接口或者一个应用可以被注册到多个注册中心中，比如可以注册到ZK集群和Nacos集群中，Consumer也能够从多个注册中心中进行订阅相关服务的地址信息，从而进行服务发现。通过支持多注册中心的方式来保证其中一个注册中心集群出现不可用时能够切换到另一个注册中心集群，保证能够正常提供服务以及发起服务调用。这也能够满足注册中心在部署上适应各类高可用的部署架构模式。
多配置中心：Dubbo支持多配置中心，来保证其中一个配置中心集群出现不可用时能够切换到另一个配置中心集群，保证能够正常从配置中心获取全局的配置、路由规则等信息。这也能够满足配置中心在部署上适应各类高可用的部署架构模式。
多元数据中心：Dubbo 支持多元数据中心：用于应对容灾等情况导致某个元数据中心集群不可用，此时可以切换到另一个元数据中心集群，保证元数据中心能够正常提供有关服务元数据的管理能力。

拿注册中心举例，下面是一个多活场景的部署架构示意图：

Java-Sdk: 服务发现

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

服务发现，即消费端自动发现服务地址列表的能力，是微服务框架需要具备的关键能力，借助于自动化的服务发现，微服务之间可以在无需感知对端部署位置与 IP 地址的情况下实现通信。

实现服务发现的方式有很多种，Dubbo 提供的是一种 Client-Based 的服务发现机制，通常还需要部署额外的第三方注册中心组件来协调服务发现过程，如常用的 Nacos、Consul、Zookeeper 等，Dubbo 自身也提供了对多种注册中心组件的对接，用户可以灵活选择。

Dubbo 基于消费端的自动服务发现能力，其基本工作原理如下图：

服务发现的一个核心组件是注册中心，Provider 注册地址到注册中心，Consumer 从注册中心读取和订阅 Provider 地址列表。因此，要启用服务发现，需要为 Dubbo 增加注册中心配置：

以 dubbo-spring-boot-starter 使用方式为例，增加 registry 配置

# application.properties
dubbo
 registry
 address: zookeeper://127.0.0.1:2181

What’s New in Dubbo3

就使用方式上而言，Dubbo3 与 Dubbo2 的服务发现配置是完全一致的，不需要改动什么内容。但就实现原理上而言，Dubbo3 引入了全新的服务发现模型 - 应用级服务发现，在工作原理、数据格式上已完全不能兼容老版本服务发现。

Dubbo3 应用级服务发现，以应用粒度组织地址数据
Dubbo2 接口级服务发现，以接口粒度组织地址数据

Dubbo3 格式的 Provider 地址不能被 Dubbo2 的 Consumer 识别到，反之 Dubbo2 的消费者也不能订阅到 Dubbo3 Provider。

对于新用户，我们提倡直接启用 Dubbo3 的默认行为，即启用应用级服务发现，参见《应用级服务发现》；
对于老用户，要面临如何平滑迁移到应用级服务发现的问题，考虑到老用户的规模如此之大，Dubbo3 默认保持了接口级地址发现的行为，这保证了老用户可以直接无感升级到 Dubbo3。而如果要开启应用级服务发现，则需要通过配置显示开启（双注册、双订阅），具体开启与平滑迁移过程，可参见《地址发现迁移指南》。

应用级服务发现简介

概括来说，Dubbo3 引入的应用级服务发现主要有以下优势

适配云原生微服务变革。云原生时代的基础设施能力不断向上释放，像 Kubernetes 等平台都集成了微服务概念抽象，Dubbo3 的应用级服务发现是适配各种微服务体系的通用模型。
提升性能与可伸缩性。支持超大规模集群的服务治理一直以来都是 Dubbo 的优势，通过引入应用级服务发现模型，从本质上解决了注册中心地址数据的存储与推送压力，相应的 Consumer 侧的地址计算压力也成数量级下降；集群规模也开始变得可预测、可评估（与 RPC 接口数量无关，只与实例部署规模相关）。

下图是 Dubbo2 的服务发现模型：Provider 注册服务地址，Consumer 经过注册中心协调并发现服务地址，进而对地址发起通信，这是被绝大多数微服务框架的经典服务发现流程。而 Dubbo2 的特殊之处在于，它把 “RPC 接口”的信息也融合在了地址发现过程中，而这部分信息往往是和具体的业务定义密切相关的。

而在接入云原生基础设施后，基础设施融入了微服务概念的抽象，容器化微服务被编排、调度的过程即完成了在基础设施层面的注册。如下图所示，基础设施既承担了注册中心的职责，又完成了服务注册的动作，而 “RPC 接口”这部分信息，由于与具体的业务相关，不可能也不适合被基础设施托管。

在这样的场景下，对 Dubbo3 的服务注册发现机制提出了两个要求： Dubbo3 需要在原有服务发现流程中抽象出通用的、与业务逻辑无关的地址映射模型，并确保这部分模型足够合理，以支持将地址的注册行为和存储委托给下层基础设施 Dubbo3 特有的业务接口同步机制，是 Dubbo3 需要保留的优势，需要在 Dubbo3 中定义的新地址模型之上，通过框架内的自有机制予以解决。

这样设计的全新的服务发现模型，在架构兼容性、可伸缩性上都给 Dubbo3 带来了更大的优势。

在架构兼容性上，如上文所述，Dubbo3 复用下层基础设施的服务抽象能力成为了可能；另一方面，如 Spring Cloud 等业界其它微服务解决方案也沿用这种模型，在打通了地址发现之后，使得用户探索用 Dubbo 连接异构的微服务体系成为了一种可能。

Dubbo3 服务发现模型更适合构建可伸缩的服务体系，这点要如何理解？这里先举个简单的例子，来直观的对比 Dubbo2 与 Dubbo3 在地址发现流程上的数据流量变化：假设一个微服务应用定义了 100 个接口（Dubbo 中的服务），则需要往注册中心中注册 100 个服务，如果这个应用被部署在了 100 台机器上，那这 100 个服务总共会产生 100 * 100 = 10000 个虚拟节点；而同样的应用，对于 Dubbo3 来说，新的注册发现模型只需要 1 个服务（只和应用有关和接口无关），只注册和机器实例数相等的 1 * 100 = 100 个虚拟节点到注册中心。在这个简单的示例中，Dubbo 所注册的地址数量下降到了原来的 1 / 100，对于注册中心、订阅方的存储压力都是一个极大的释放。更重要的是，地址发现容量彻底与业务 RPC 定义解耦开来，整个集群的容量评估对运维来说将变得更加透明：部署多少台机器就会有多大负载，不会像 Dubbo2 一样，因为业务 RPC 重构就会影响到整个集群服务发现的稳定性。

请通过以下 blog 了解更多应用级服务发现设计原则细节。

Java-Sdk: 服务调用

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Java-Sdk: 流量管理

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

流量管理

流量管理的本质是将请求根据制定好的路由规则分发到应用服务上，如下图所示：

其中：

路由规则可以有多个，不同的路由规则之间存在优先级。如：Router(1) -> Router(2) -> …… -> Router(n)
一个路由规则可以路由到多个不同的应用服务。如：Router(2)既可以路由到Service(1)也可以路由到Service(2)
多个不同的路由规则可以路由到同一个应用服务。如：Router(1)和Router(2)都可以路由到Service(2)
路由规则也可以不路由到任何应用服务。如：Router(m)没有路由到任何一个Service上，所有命中Router(m)的请求都会因为没有对应的应用服务处理而导致报错
应用服务可以是单个的实例，也可以是一个应用集群。

Dubbo流量管理介绍

Dubbo提供了支持mesh方式的流量管理策略，可以很容易实现 A/B测试、金丝雀发布、蓝绿发布等能力。

Dubbo将整个流量管理分成VirtualService和DestinationRule两部分。当Consumer接收到一个请求时，会根据VirtualService中定义的DubboRoute和DubboRouteDetail匹配到对应的DubboDestination中的subnet，最后根据DestinationRule中配置的subnet信息中的labels找到对应需要具体路由的Provider集群。其中：

VirtualService主要处理入站流量分流的规则，支持服务级别和方法级别的分流。
DubboRoute主要解决服务级别的分流问题。同时，还提供的重试机制、超时、故障注入、镜像流量等能力。
DubboRouteDetail主要解决某个服务中方法级别的分流问题。支持方法名、方法参数、参数个数、参数类型、header等各种维度的分流能力。同时也支持方法级的重试机制、超时、故障注入、镜像流量等能力。
DubboDestination用来描述路由流量的目标地址，支持host、port、subnet等方式。
DestinationRule主要处理目标地址规则，可以通过hosts、subnet等方式关联到Provider集群。同时可以通过trafficPolicy来实现负载均衡。

这种设计理念很好的解决流量分流和目标地址之间的耦合问题。不仅将配置规则进行了简化有效避免配置冗余的问题，还支持VirtualService和DestinationRule的任意组合，可以非常灵活的支持各种业务使用场景。