SpringBoot-Dubbo/Zookeeper

1. 分布式系统理论

1.1 什么是分布式系统

1. 分布式系统是若干个独立计算机的集合，这些计算机对于用户来说就像单个相关系统。
2. 分布式系统是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。
3. 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

1.2 系统架构的演变背景

Dubbo原本是阿里巴巴的现在是apache的

Dubbo入门文档：https://dubbo.apache.org/zh/overview/

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，只需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

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、将所有的功能都部署到一个功能里，简单易学。
缺点：

• 性能扩展比较难
• 协同开发问题
• 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，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。

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)是关键。

2. RPC

2.1 什么是RPC

RPC是远程过程调用（Remote Procedure Call）的缩写形式。SAP系统RPC调用的原理其实很简单，有一些类似于三层构架的C/S系统，第三方的客户程序通过接口调用SAP内部的标准或自定义函数，获得函数返回的数据进行处理后显示或打印。

• RPC（Remote Procedure Call）是指远程过程调用，是一种进程间的通信方式，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。
• 它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。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

2.2 RPC工作原理

RPC两个核心模块：通信、序列化。

序列化：数据传输需要转换

RPC 调用分以下两种：

• 同步调用： 客户方等待调用执行完成并返回结果。
• 异步调用： 客户方调用后不用等待执行结果返回，但依然可以通过回调通知等方式获取返回结果。若客户方不关心调用返回结果，则变成单向异步调用，单向调用不用返回结果。

一次完整的RPC调用流程（同步调用）如下：

1. 服务消费方（client）调用以本地调用方式调用服务
2. client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体
3. client stub找到服务地址，并将消息发送到服务端
4. server stub收到消息后进行解码
5. server stub根据解码结果调用本地的服务
6. 本地服务执行并将结果返回给server stub
7. server stub将返回结果打包成消息并发送至消费方
8. client stub接收到消息，并进行解码
9. 服务消费方得到最终结果

RPC框架的目标就是要2-8这些步骤都封装起来，让用户对这些细节透明。

3. Doubbo

Dubbo官方文档：https://dubbo.apache.org/zh/overview/

3.1 什么是Dubbo

Apache Dubbo 是一款 RPC 微服务框架，提供了包括 Java、Golang 等在内的多种语言 SDK 实现。

Dubbo(读音[ˈdʌbəʊ])是阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，可以和 [1] Spring框架无缝集成。

Dubbo是一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架，它提供了三大核心能力：面向接口的远程方法调用，智能容错和负载均衡，以及服务自动注册和发现。

Apache Dubbo提供了六大核心能力：面向接口代理的高性能RPC调用，智能容错和负载均衡，服务自动注册和发现，高度可扩展能力，运行期流量调度，可视化的服务治理与运维。

3.2 Dubbo 架构

节点角色说明：

节点	角色说明
Provider	暴露服务的服务提供方
Consumer	调用远程服务的服务消费方
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
Container	服务运行容器

调用关系说明：

• 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。

3.3 Dubbo架构特点

Dubbo 架构具有以下几个特点，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：

节点角色说明：

节点	角色说明
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

4. Zookeeper

ZooKeeper官网：https://zookeeper.apache.org/

4.1 什么是Zookeeper

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。