一、分布式基础理论

1、什么是分布式系统

《分布式系统原理与范型》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（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。

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，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

2、分布式发展演变

单一应用架构

在这里插入图片描述

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。

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其优点为：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。

缺点为：

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。

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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。

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

3、RPC

什么叫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。

RPC基本原理

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调用过程：

在这里插入图片描述

RPC两个核心模块：通讯，序列化。

二、Dubbo 核心概念

1、简介

Apache 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。

官网：http://dubbo.apache.org/

2、基本概念

在这里插入图片描述

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

服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。
服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。
服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。
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。
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。
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、dubbo环境搭建

【windows】- 安装zookeeper

1）、下载zookeeper

网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.13/

2）、解压zookeeper

解压运行 zkServer.cmd ，初次运行会报错，没有 zoo.cfg 配置文件

3）、修改 zoo.cfg 配置文件

将 conf 下的 zoo_sample.cfg 复制一份改名为 zoo.cfg 即可。

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

修改完成后再次启动 zookeeper

4）、使用 zkCli.cmd 测试

ls /：列出zookeeper根下保存的所有节点
create –e /test 123：创建一个 tesst 节点，值为123
get /test：获取 /test 节点的值

【windows】- 安装 dubbo-admin 管理控制台

dubbo本身并不是一个服务软件。它其实就是一个jar包能够帮你的java程序连接到zookeeper，并利用zookeeper消费、提供服务。所以你不用在Linux上启动什么dubbo服务。

但是为了让用户更好的管理监控众多的dubbo服务，官方提供了一个可视化的监控程序，不过这个监控即使不装也不影响使用。

1）、下载dubbo-admin

https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops

2）、进入目录，修改 dubbo-admin 配置

修改 src\main\resources\application.properties 指定 zookeeper 地址:

spring.guest.password=guest
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181

3）、打包dubbo-admin

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

4）、运行dubbo-admin

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

注意：有可能控制台看着启动了，但是网页打不开，需要在控制台按下 ctrl + c 即可

默认使用 root/root 登陆。

【linux】- 安装 zookeeper

1）、下载 zookeeper

网址 https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/

wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/zookeeper-3.4.11.tar.gz

2）、解压

tar -zxvf zookeeper-3.4.11.tar.gz

3）、移动指定位置并改名为 zookeeper

mv zookeeper-3.4.11 /usr/local/zookeeper

4）、开机启动 zookeeper

在 /etc/init.d/ 目录下创建 zookeeper 文件，并添加如下脚本内容：

#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:zookeeper
#processname:zookeeper
ZK_PATH=/usr/local/zookeeper    # zookeeper 所在路径
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8     # Java 所在路径
case $1 in
         start) sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh start;;
         stop)  sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh stop;;
         status) sh  $ZK_PATH/bin/zkServer.sh status;;
        restart) sh $ZK_PATH/bin/zkServer.sh restart;;
         *)  echo "require start|stop|status|restart"  ;;
esac

把脚本注册为 Service

chkconfig --add zookeeper
chkconfig --list

增加权限

chmod +x /etc/init.d/zookeeper
ll /etc/init.d/

5）、配置 zookeeper

初始化 zookeeper 配置文件：拷贝 /usr/local/zookeeper/conf/zoo_sample.cfg 到同一个目录下改个名字叫 zoo.cfg

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

启动 zookeeper

service zookeeper start

【linux】- 安装 dubbo-admin 管理控制台

流程和 window 下安装一致。

三、整合 Dubbo

1、服务提供者

引入 dubbo 依赖：

<!-- 引入dubbo -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>dubbo</artifactId>
    <version>2.6.2</version>
</dependency>
<!-- 由于我们使用zookeeper作为注册中心，所以需要操作zookeeper dubbo 2.6以前的版本引入zkclient操作zookeeper dubbo 2.6及以后的版本引入curator操作zookeeper 下面两个zk客户端根据dubbo版本2选1即可 -->
<dependency>
    <groupId>com.101tec</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>
<!-- curator-framework -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

配置服务提供者：

<!--当前应用的名字 -->
<dubbo:application name="mall-user"></dubbo:application>
<!--指定注册中心的地址 -->
<dubbo:registry address="zookeeper://118.24.44.169:2181" />
<!--使用dubbo协议，将服务暴露在20880端口 -->
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
<!-- 指定需要暴露的服务 -->
<dubbo:service interface="com.wang.mall.service.UserService" ref="userServiceImpl" />

启动服务：

public static void main(String[] args) throws IOException { 
    ClassPathXmlApplicationContext context = 
        new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring-beans.xml");
    System.in.read(); 
}

2、服务消费者

引入 dubbo 依赖：

<!-- 引入dubbo -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>dubbo</artifactId>
    <version>2.6.2</version>
</dependency>
<!-- 由于我们使用zookeeper作为注册中心，所以需要引入zkclient和curator操作zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>com.101tec</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>
<!-- curator-framework -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

配置消费者信息：

<!-- 应用名 -->
<dubbo:application name="mall-order-web"></dubbo:application>
<!-- 指定注册中心地址 -->
<dubbo:registry address="zookeeper://118.24.44.169:2181" />
<!-- 生成远程服务代理，可以和本地bean一样使用demoService -->
<dubbo:reference id="userService" interface="com.wang.mall.service.UserService"></dubbo:reference>

3、配置监控中心

所有服务配置连接监控中心，进行监控统计：

<!-- 监控中心协议，如果为protocol="registry"，表示从注册中心发现监控中心地址，否则直连监控中心 -->
<dubbo:monitor protocol="registry"></dubbo:monitor>

Simple Monitor 挂掉不会影响到 Consumer 和 Provider 之间的调用，所以用于生产环境不会有风险。

Simple Monitor 采用磁盘存储统计信息，请注意安装机器的磁盘限制，如果要集群，建议用mount共享磁盘。

4、整合SpringBoot

引入 spring-boot-starter 以及 dubbo 和 curator 的依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>0.2.0</version>
</dependency>

注意starter版本适配：

Versions	Java	Spring Boot	Dubbo
0.2.0	1.8+	2.0.x	2.6.2 +
0.1.1	1.7+	1.5.x	2.6.2 +

配置 application.properties

# 提供者配置：
dubbo.application.name=mall-user
dubbo.registry.protocol=zookeeper
dubbo.registry.address=192.168.67.159:2181
dubbo.scan.base-package=com.wang.mall
dubbo.protocol.name=dubbo
# application.name就是服务名，不能跟别的dubbo提供端重复
# registry.protocol 是指定注册中心协议
# registry.address 是注册中心的地址加端口号
# protocol.name 是分布式固定是dubbo,不要改。
# base-package  注解方式要扫描的包
# 消费者配置：
dubbo.application.name=mall-order-web
dubbo.registry.protocol=zookeeper
dubbo.registry.address=192.168.67.159:2181
dubbo.scan.base-package=com.wang.mall
dubbo.protocol.name=dubbo

dubbo 注解

@Service、@Reference

如果没有在配置中写 dubbo.scan.base-package，还需要使用 @EnableDubbo 注解

四、Dubbo 配置

1、配置原则

在这里插入图片描述

JVM 启动 -D 参数优先，这样可以使用户在部署和启动时进行参数重写，比如在启动时需改变协议的端口。

XML 次之，如果在 XML 中有配置，则 dubbo.properties 中的相应配置项无效。

Properties 最后，相当于缺省值，只有 XML 没有配置时，dubbo.properties 的相应配置项才会生效，通常用于共享公共配置，比如应用名。

2、重试次数

失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器，但重试会带来更长延迟。可通过 retries=“2” 来设置重试次数(不含第一次)。

<!-- 重试次数配置如下：-->
<dubbo:service retries="2" />
<!-- 或者：-->
<dubbo:reference retries="2" />
<!-- 或者：-->
<dubbo:reference>
    <dubbo:method name="findFoo" retries="2" />
</dubbo:reference>

3、超时时间

由于网络或服务端不可靠，会导致调用出现一种不确定的中间状态（超时）。为了避免超时导致客户端资源（线程）挂起耗尽，必须设置超时时间。

Dubbo消费端

<!-- 全局超时配置 -->
<dubbo:consumer timeout="5000" />
<!-- 指定接口以及特定方法超时配置 -->
<dubbo:reference interface="com.foo.BarService" timeout="2000">
    <dubbo:method name="sayHello" timeout="3000" />
</dubbo:reference>

Dubbo服务端

<!-- 全局超时配置 -->
<dubbo:provider timeout="5000" />
<!-- 指定接口以及特定方法超时配置 -->
<dubbo:provider interface="com.foo.BarService" timeout="2000">
    <dubbo:method name="sayHello" timeout="3000" />
</dubbo:provider>

配置原则

dubbo推荐在Provider上尽量多配置Consumer端属性：

1、作服务的提供者，比服务使用方更清楚服务性能参数，如调用的超时时间，合理的重试次数，等等
2、在 Provider 配置后，Consumer 不配置则会使用 Provider 的配置值，即 Provider 配置可以作为 onsumer 的缺省值。否则，Consumer 会使用 Consumer 端的全局设置，这对于 Provider 不可控的，并且往往是不合理的

配置的覆盖规则：

1. 方法级配置别优于接口级别，即小 Scope 优先
1. Consumer 端配置优于 Provider 配置优于全局配置，
1. 最后是 Dubbo Hard Code 的配置值（见配置文档）

在这里插入图片描述

4、版本号

当一个接口实现，出现不兼容升级时，可以用版本号过渡，版本号不同的服务相互间不引用。

可以按照以下的步骤进行版本迁移：

在低压力时间段，先升级一半提供者为新版本
再将所有消费者升级为新版本
然后将剩下的一半提供者升级为新版本

五、高可用

1、zookeeper 宕机与 dubbo 直连

现象：zookeeper注册中心宕机，还可以消费dubbo暴露的服务。

原因是健壮性：

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

高可用：通过设计，减少系统不能提供服务的时间。

2、集群下dubbo负载均衡配置

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。

负载均衡策略：

Random LoadBalance

随机，按权重设置随机概率。

在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。
RoundRobin LoadBalance

轮循，按公约后的权重设置轮循比率。

存在慢的提供者累积请求的问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。
LeastActive LoadBalance

最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。

使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。
ConsistentHash LoadBalance

一致性 Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。

当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。算法参见：http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent\_hashing

缺省只对第一个参数 Hash，如果要修改，请配置

缺省用 160 份虚拟节点，如果要修改，请配置