Dubbo架构设计与源码解析（一） 架构设计

作者：黄金

一、架构演变

单应用架构 ----> 垂直架构 ----> 分布式架构 ----> 微服务架构 ----> 云原生架构

二、Dubbo 总体架构

1、角色职能

Container：服务容器 （tomcat、jetty、weblogic）

Provider：服务提供者

Consumer：服务消费者

Registry：注册中心（ zookeeper、Nacos 、Apollo）

Minitor：监控中心

2、调用流程

（1）服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。

（2）服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。

（3）服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。

（4）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。

（5）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。

（6）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、Dubbo 分层架构

Config 配置层：对外配置接口，以 ServiceConfig, ReferenceConfig 为中心，可以直接初始化配置类，也可以通过 spring 解析配置生成配置类

Proxy 服务代理层：服务接口透明代理，生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton, 以 ServiceProxy 为中心，扩展接口为 ProxyFactory

Registry 注册中心层：封装服务地址的注册与发现，以服务 URL 为中心，扩展接口为 RegistryFactory, Registry, RegistryService

Cluster 路由层：封装多个提供者的路由及负载均衡，并桥接注册中心，以 Invoker 为中心，扩展接口为 Cluster, Directory, Router, LoadBalance

Monitor 监控层：RPC 调用次数和调用时间监控，以 Statistics 为中心，扩展接口为 MonitorFactory, Monitor, MonitorService

Protocol 远程调用层：封装 RPC 调用，以 Invocation, Result 为中心，扩展接口为 Protocol, Invoker, Exporter

Exchange 信息交换层：封装请求响应模式，同步转异步，以 Request, Response 为中心，扩展接口为 Exchanger, ExchangeChannel, ExchangeClient, ExchangeServer

Transport 网络传输层：抽象 mina 和 netty 为统一接口，以 Message 为中心，扩展接口为 Channel, Transporter, Client, Server, Codec

Serialize 数据序列化层：可复用的一些工具，扩展接口为 Serialization, ObjectInput, ObjectOutput, ThreadPool

四、Dubbo 六大核心能力

1、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。

2、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。

3、负载均衡和智能容错

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。

4、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

5、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。

6、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。

五、RPC 通信协议

分布式框架的核心是 RPC 框架，RPC 框架的核心是 RPC 协议。RPC 是指服务之间远程调用协议，也就是指明了服务之间接口调用，进行序列化和网络传输的约定。

Dubbo 提供了 Triple (Dubbo3)、Dubbo2 协议， 第三方协议进行了集成，包括 gRPC、Thrift、JsonRPC、Hessian2、REST 等。其中 RPC 协议包含：服务提供者的 IP 地址、协议指定开放端口、运行服务、协议报文编码、序列化方式

六、负载均衡和集群容错

1、负载均衡

Dubbo 提供的是客户端负载均衡，即由 Consumer 通过负载均衡算法得出需要将请求提交到哪个 Provider 实例。在集群负载均衡时，Dubbo 提供了多种均衡策略，缺省为 random 随机调用。

算法	特性	备注
RandomLoadBalance	加权随机	默认算法，默认权重相同
RoundRobinLoadBalance	加权轮询	借鉴于 Nginx 的平滑加权轮询算法，默认权重相同
LeastActiveLoadBalance	{BANNED}最佳少活跃优先 + 加权随机	背后是能者多劳的思想
ShortestResponseLoadBalance	{BANNED}最佳短响应优先 + 加权随机	更加关注响应速度
ConsistentHashLoadBalance	一致性 Hash	确定的入参，确定的提供者，适用于有状态请求

2、集群容错

在集群调用失败时，Dubbo 提供了多种容错方案，缺省为 failover 重试

容错机制	特性
Failover	失败自动切换
Failfast	快速失败
Failsafe	失败安全
Failback	失败自动恢复
Forking	并行调用多个服务器
Broadcast	广播调用所有提供者

七、设计思想

1、领域模型

? Protocol 服务域：Invoker 暴露和引用的主功能入口，它负责 Invoker 的生命周期管理

? Invoker 实体域：Dubbo 的核心模型，其它模型都向它靠拢，或转换成它，它代表一个可执行体，可向它发起 invoke 调用，它有可能是一个本地的实现，也可能是一个远程的实现，也可能一个集群实现

? Invocation 会话域：持有调用过程中的变量，比如方法名，参数等

2、基本设计原则

Microkernel + Plugin 模式：Microkernel 只负责组装 Plugin，Dubbo 自身的功能也是通过扩展点实现的，也就是 Dubbo 的所有功能点都可被用户自定义扩展所替换

URL：采用 URL 作为配置信息的统一格式，所有扩展点都通过传递 URL 携带配置信息

八、总结

至此，Dubbo 总体架构与核心模块介绍完成，文中如有不当或者错误观点，欢迎大家评论区指出。感兴趣的同学，可以关注后续 “Dubbo 架构设计与源码解析” 系列的文章。