Dubbo框架设计

javahongxi edited this page Sep 14, 2018 · 1 revision

整体设计

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图例说明:

  • 图中左边淡蓝背景的为服务消费方使用的接口,右边淡绿色背景的为服务提供方使用的接口,位于中轴线上的为双方都用到的接口。
  • 图中从下至上分为十层,各层均为单向依赖,右边的黑色箭头代表层之间的依赖关系,每一层都可以剥离上层被复用,其中,Service 和 Config 层为 API,其它各层均为 SPI。
  • 图中绿色小块的为扩展接口,蓝色小块为实现类,图中只显示用于关联各层的实现类。
  • 图中蓝色虚线为初始化过程,即启动时组装链,红色实线为方法调用过程,即运行时调时链,紫色三角箭头为继承,可以把子类看作父类的同一个节点,线上的文字为调用的方法。

各层说明

  • 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

关系说明

  • 在 RPC 中,Protocol 是核心层,也就是只要有 Protocol + Invoker + Exporter 就可以完成非透明的 RPC 调用,然后在 Invoker 的主过程上 Filter 拦截点。
  • 图中的 Consumer 和 Provider 是抽象概念,只是想让看图者更直观的了解哪些类分属于客户端与服务器端,不用 Client 和 Server 的原因是 Dubbo 在很多场景下都使用 Provider, Consumer, Registry, Monitor 划分逻辑拓普节点,保持统一概念。
  • 而 Cluster 是外围概念,所以 Cluster 的目的是将多个 Invoker 伪装成一个 Invoker,这样其它人只要关注 Protocol 层 Invoker 即可,加上 Cluster 或者去掉 Cluster 对其它层都不会造成影响,因为只有一个提供者时,是不需要 Cluster 的。
  • Proxy 层封装了所有接口的透明化代理,而在其它层都以 Invoker 为中心,只有到了暴露给用户使用时,才用 Proxy 将 Invoker 转成接口,或将接口实现转成 Invoker,也就是去掉 Proxy 层 RPC 是可以 Run 的,只是不那么透明,不那么看起来像调本地服务一样调远程服务。
  • 而 Remoting 实现是 Dubbo 协议的实现,如果你选择 RMI 协议,整个 Remoting 都不会用上,Remoting 内部再划为 Transport 传输层和 Exchange 信息交换层,Transport 层只负责单向消息传输,是对 Mina, Netty, Grizzly 的抽象,它也可以扩展 UDP 传输,而 Exchange 层是在传输层之上封装了 Request-Response 语义。
  • Registry 和 Monitor 实际上不算一层,而是一个独立的节点,只是为了全局概览,用层的方式画在一起。

模块分包

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模块说明:

  • dubbo-common 公共逻辑模块:包括 Util 类和通用模型。
  • dubbo-remoting 远程通讯模块:相当于 Dubbo 协议的实现,如果 RPC 用 RMI协议则不需要使用此包。
  • dubbo-rpc 远程调用模块:抽象各种协议,以及动态代理,只包含一对一的调用,不关心集群的管理。
  • dubbo-cluster 集群模块:将多个服务提供方伪装为一个提供方,包括:负载均衡, 容错,路由等,集群的地址列表可以是静态配置的,也可以是由注册中心下发。
  • dubbo-registry 注册中心模块:基于注册中心下发地址的集群方式,以及对各种注册中心的抽象。
  • dubbo-monitor 监控模块:统计服务调用次数,调用时间的,调用链跟踪的服务。
  • dubbo-config 配置模块:是 Dubbo 对外的 API,用户通过 Config 使用D ubbo,隐藏 Dubbo 所有细节。
  • dubbo-container 容器模块:是一个 Standlone 的容器,以简单的 Main 加载 Spring 启动,因为服务通常不需要 Tomcat/JBoss 等 Web 容器的特性,没必要用 Web 容器去加载服务。

整体上按照分层结构进行分包,与分层的不同点在于:

  • container 为服务容器,用于部署运行服务,没有在层中画出。
  • protocol 层和 proxy 层都放在 rpc 模块中,这两层是 rpc 的核心,在不需要集群也就是只有一个提供者时,可以只使用这两层完成 rpc 调用。
  • transport 层和 exchange 层都放在 remoting 模块中,为 rpc 调用的通讯基础。
  • serialize 层放在 common 模块中,以便更大程度复用。

依赖关系

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图例说明:

  • 图中小方块 Protocol, Cluster, Proxy, Service, Container, Registry, Monitor 代表层或模块,蓝色的表示与业务有交互,绿色的表示只对 Dubbo 内部交互。
  • 图中背景方块 Consumer, Provider, Registry, Monitor 代表部署逻辑拓扑节点。
  • 图中蓝色虚线为初始化时调用,红色虚线为运行时异步调用,红色实线为运行时同步调用。
  • 图中只包含 RPC 的层,不包含 Remoting 的层,Remoting 整体都隐含在 Protocol 中。

调用链

展开总设计图的红色调用链,如下:

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暴露服务时序

展开总设计图左边服务提供方暴露服务的蓝色初始化链,时序图如下:

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引用服务时序

展开总设计图右边服务消费方引用服务的蓝色初始化链,时序图如下:

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领域模型

在 Dubbo 的核心领域模型中:

  • Protocol 是服务域,它是 Invoker 暴露和引用的主功能入口,它负责 Invoker 的生命周期管理。
  • Invoker 是实体域,它是 Dubbo 的核心模型,其它模型都向它靠扰,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 是会话域,它持有调用过程中的变量,比如方法名,参数等。

基本设计原则

  • 采用 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。
  • 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。

更多设计原则参见:框架设计原则

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