SpringBoot - 分布式 Dubbo + Zookeeper

一、基礎知識

1）分布式理論

（1）什麼是分布式系統？

分布式系統是若幹獨立計算機的集合，這些計算機對于使用者來說就像單個相關系統。

分布式系統由一組通過網絡進行通信、為了完成共同的任務而協調工作的計算機節點組成的系統。分布式系統的出現是為了用廉價的、普通的機器完成單個計算機無法完成的計算、存儲任務。其目的是 利用更多的機器，處理更多的資料。

分布式系統（distributed system）是建立在網絡之上的軟體系統。

首先需要明确的是，隻有單個節點的處理能力無法滿足日益增長的計算、存儲任務的時候，且硬體的提升（加記憶體、加磁盤、使用更好的CPU）高昂到得不償失的時候，應用程式也不能進一步優化的時候，我們才需要考慮分布式系統。因為，分布式系統要解決的問題本身就和單機系統一樣，而由于分布式系統多節點、通過網絡的拓撲結構，會引入很多單機系統沒有的問題，為了解決這些問題又會引入更多的機制、協定，帶來更多的問題...

（2）Dubbo文檔

随着網際網路的發展。網站應用的規模不斷擴大，正常的垂直應用架構已無法應對，分布式服務架構以及流動計算架構勢在必行。急需一個治理系統確定架構有條不絮的演進。

● 單一應用架構

當網站流量很小時，隻需一個應用，将所有功能都部署在一起，以減少部署節點和成本。此時，用于簡化增删改查工作量的資料通路架構(ORM)是關鍵。

适用于小型網站，小型管理系統，将所有功能部署到一個功能裡，簡單易用。

缺點：

① 性能擴充比較難
② 協同開發問題
③ 不利于更新維護      

● 垂直應用架構

當通路量逐漸增大，單一應用增加機器帶來的加速度越來越小，提升效率的方法之一是将應用拆成互不相幹的幾個應用，以提升效率。此時，用于加速前端頁面開發的Web架構(MVC)是關鍵。

通過切分業務來實作各個子產品獨立部署，降低了維護的部署難度，團隊各司其職更易管理，性能擴充也更友善，更有針對性。

缺點：公用子產品無法重複利用，開發性能的浪費

● 分布式服務架構

當垂直應用越來越多，應用之間互動不可避免，将核心業務抽取出來，作為獨立的服務，逐漸形成穩定的服務中心，使前端應用能更快速的響應多變的市場需求。此時，用于提高業務複用及整合的 分布式服務架構(RPC)是關鍵。

● 流動計算架構

當服務越來越多，容量的評估，小服務資源的浪費等問題逐漸顯現，此時需增加一個排程中心基于通路壓力實時管理叢集容量，提高叢集使用率。此時，用于 提高機器使用率的資源排程和治理中心(SOA)是關鍵 。

2）RPC

（1）什麼是RPC？

PRC【Remote Procedure Call】是指遠端過程調用，是一種程序間的通信方式，它是一種技術思想，而不是規範。它允許程式調用另一個位址空間（通常是共享網絡的另一台機器上）的過程或函數，而不是程式員顯式編碼這個遠端調用的細節。即程式員無論調用本地的還是遠端的函數，本質上編寫的調用代碼基本相同。

也就是所兩台伺服器A、B，一個應用部署在A伺服器上，想要調用B伺服器上應用提供的函數/方法，由于不在一個記憶體空間，不能直接調用，需要通過網絡來表達調用的語義和傳達調用的資料。為什麼要RPC呢？就是無法在一個程序内，甚至一個計算機内通過本地調用的方式完成的需求，比如不同的系統間的通訊，甚至不同的組織間的通訊，由于計算能力需要橫向擴充，需要在多台機器自稱的叢集上部署應用。PRC就是要調用本地的函數一樣去調用遠端函數。

（2）RPC基本原理

步驟解析：

RPC的兩個核心子產品：通訊、序列化。

二、Dubbo

1）什麼是Dubbo？

Apache Dubbo 是一款高性能、輕量級的開源 Java RPC 架構，它提供了三大核心功能：面向接口的遠端方法調用，智能容錯和負載均衡，以及服務自動注冊和發現。

2）Dubbo架構

● 節點角色說明：

① 服務提供者（Provider）：暴露服務的服務提供方。服務提供者在啟動時，向注冊中心注冊自己提供的服務。

② 服務消費者（Consumer）：調用遠端服務的服務消費方。服務消費者在啟動時，向注冊中心訂閱自己所需的服務，服務消費者，從提供者位址清單中，基于軟負載均衡算法。選一台提供者進行調用，如果調用失敗，再選一台調用。

③ 注冊中心（Registry）：服務注冊與發現的注冊中心。注冊中心傳回服務提供者位址清單給消費者，如有變更，注冊中心将基于長連接配接推送變更資料給消費者。

④ 監控中心（Monitor）：統計服務的調用次數和調用時間的監控中心。服務消費者和提供者，在記憶體中累計調用次數和調用時間，定時每分鐘發送一次統計資料到監控中心。

⑤ 服務運作容器（Container）：

● 調用關系說明：

① 服務容器負責啟動，加載，運作服務提供者。

② 服務提供者在啟動時，向注冊中心注冊自己提供的服務。

③ 服務消費者在啟動時，向注冊中心訂閱自己所需的服務。

④ 注冊中心傳回服務提供者位址清單給消費者，如果有變更，注冊中心将基于長連接配接推送變更資料給消費者。

⑤ 服務消費者，從提供者位址清單中，基于軟負載均衡算法，選一台提供者進行調用，如果調用失敗，再選另一台調用。

⑥ 服務消費者和提供者，在記憶體中累計調用次數和調用時間，定時每分鐘發送一次統計資料到監控中心。

3）Dubbo環境搭建

Dubbo 官方推薦使用 Zookeeper 注冊中心。

（1）Window 下載下傳安裝 zookeeper

① 下載下傳 zookeeper （這裡下載下傳3.4.14）

② 解壓到指定的安裝目錄

③ 運作 /bin/zkServer.cmd ，初次運作可能會報錯，沒有 zoo.cfg 配置檔案；

可能會遇到問題：閃退！

解決方案：編輯 zkServer.cmd 檔案末尾添加 pause。這樣運作出錯就不會閃退了，會提示錯誤資訊，友善查找原因。

④ 修改 zoo.cfg 配置檔案

将 conf 檔案夾下面的 zoo_sample.cdg 複制一份改名為 zoo.cfg 即可。

注意幾個重要位置：

 dataDir = ./ ：臨時資料存儲的目錄（可寫相對路徑）

 clientPort = 2181 ：zookeeper的預設端口

修改完成後再次啟動zookeeper

⑤ 使用 zkCli.cmd 測試

ls /：列出zookeeper根下儲存的所有節點

create -e /hello 777：建立一個hello節點，值為123

get /hello：擷取/hello節點的值

再次檢視zookeeper根節點，發現多了hello

（2）Window 安裝 dubbo-admin

dubbo 本身并不是一個服務軟體。它其實是一個 jar 包，能夠幫你的 java 程式連接配接到 zookeeper ，并利用 zookeeper 消費、提供服務。

但是為了讓使用者更好的管理監控衆多的 Dubbo 服務，官方提供了一個可視化的監控程式 dubbo-admin ，不過這個監控即使 不安裝也不影響使用 。

① 下載下傳 dubbo-admin

② 解壓到指定安裝目錄

修改 dubbo-admin\src\main\resources\application.properties 指定Zookeeper位址

③ 在項目目錄下打包 dubbo-admin

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true      

第一次打包可能比較慢，耐心等待...

④ 執行 dubbo-admin\target 下的 dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar

java -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar      

【注意：Zookeeper的服務一定要打開】

執行完畢，通路 localhost:7001/，這時候我們需要輸入登入賬戶和密碼，預設都為 root

三、SpringBoot整合Dubbo+Zookeeper

整合測試前確定 Zookeeper 服務已開啟！

1）Provider - 服務提供者

① 引入依賴：dubbo和zkclient相關依賴

<!-- 導入依賴 Dubbo + Zookeeper -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.dubbo/dubbo-spring-boot-starter -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.3</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>
<!-- 日志沖突 -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.curator/curator-framework -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.curator/curator-recipes -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.zookeeper/zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.14</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>      

② 配置properties檔案：配置 dubbo 掃描包和注冊中心位址

# 服務名稱
dubbo.application.name=provider-service
# 注冊中心位址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
# 聲明需要暴露的服務的接口 - 該包下的接口若有使用dubbo的@Service注解的接口實作則會暴露為dubbo服務
dubbo.scan.base-packages=com.cyan.service      

③ 服務提供：使用 @Service 注解注冊服務

在服務提供主要包括兩部分，一個是暴露服務，一個是服務實作

- 暴露服務：即我們平常開發中所使用的的接口，這裡我們建立一個 TicketService 的接口

public interface TicketService {
    public String getTicket();
}      

- 服務實作：與我們平常的服務一樣，對接口進行實作，比較特别的是，我們這裡需要使用到 Dubbo 提供的 @Service 注解

import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component  //将實作納入IOC
@Service    //将服務釋出出去
public class TicketServiceImpl implements TicketService {

    @Override
    public String getTicket() {
        return "《Java分布式》";
    }
}      

● 檢視提供的服務網：使用 dubbo-admin 檢視是否将服務釋出出去

2）Consumer - 服務消費者

① 引入依賴：與服務提供者的依賴一緻

<!-- 導入依賴 Dubbo+Zookeeper -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.dubbo/dubbo-spring-boot-starter -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.3</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>
<!-- 日志沖突 -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.curator/curator-framework -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.curator/curator-recipes -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.zookeeper/zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.14</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>      

View Code

② 配置檔案：配置服務名、注冊中心位址

# 暴露消費者名字
dubbo.application.name=consumer-service
# 注冊中心位址 - zookeeper伺服器位址和端口
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181      

③ 服務實作：使用 @Reference 注解，從遠端注入服務

- 建立與服務提供者一樣的接口：注意包名和接口名等要完全一緻，這是因為dubbo識别服務靠的是包名，而不像SpringCloud靠的是應用名和Http接口名

- 使用 dubbo 提供的 @Reference 注解訂閱遠端服務

import org.apache.dubbo.config.annotation.Reference;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    // 在服務消費者中使用dubbo訂閱遠端服務：使用dubbo提供的@Reference注解
    @Reference
    TicketService ticketService;

    public void getTicket() {
        String ticket = ticketService.getTicket();
        System.out.println(ticket);
    }

}      

④ Junit測試：確定Zookeeper服務已開啟，然後啟動服務提供者，再在服務消費者中調用getTikcet()

@SpringBootTest
class ConsumerServiceApplicationTests {

    @Autowired
    UserService userService;

    @Test
    void contextLoads() {
        userService.getTicket();
    }
}      

測試結果：