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。

2. 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

<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

<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>

3. 定义服务接口

在 public-interface 公共API模块下定义服务接口：

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。

4. 定义服务端的实现

在 **provider **服务提供者模块下实现服务接口：

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。

5. 配置 yaml 配置文件

• 服务提供者

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

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

6. 编写测试类

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();
    }

}

7. 配置启动类并启动服务进行测试

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

8. 结果

OK