微服务开发框架之Dubbo

Dubbo

Apache Dubbo 是一款易用的、提供高性能PRC通信和服务治理两大关键能力的微服务开发框架，Dubbo 提供多种语言实现。

发展历史

时 间	描述
2011-10	阿里巴巴开源了自己服务化治理方案的核心框架 Dubbo
2012-10	Dubbo 2.5.3 发布后，阿里基本停止了对 Dubbo 的主要升级。
2013-2014	更新了 2 次 Dubbo 2.4 的维护版本，然后停止了所有维护工作。dubbo停止维护期间，当当网基于 dubbo 开源了dubbox。
2017-09	Dubbo 悄悄在 GitHub 发布了 2.5.4 版本。随后，又迅速发布了 2.5.5、2.5.6、2.5.7 等版本。在 10 月举行的云栖大会上，阿里宣布 Dubbo 被列入集团重点维护开源项目，这也就意味着 Dubbo 起死回生，开始重新进入快车道。
2018-02	Dubbo 成为 Apache 基金会孵化项目，自此，Dubbo 开始了两个长期维护的版本，Dubbo 2.6.x 和2.7.x 。2.6 版本合并了由当当网开源的 dubbox 项目分支。
2019-05	Dubbo 成为Apache顶级项目（Dubbo 2.7）
2021-03	Dubbo 3.0.0 正式发布，全面拥抱云原生技术栈。

Dubbo3

​ Dubbo3 是在云原生背景下诞生的，使用 Dubbo 构建的微服务遵循云原生思想，能更好的复用底层云原生基础设施、贴合云原生微服务架构。这体现在：

• 服务支持部署在容器、Kubernetes平台，服务生命周期可实现与平台调度周期对齐；
• 支持经典 Service Mesh 微服务架构，引入了 Proxyless Mesh 架构，进一步简化 Mesh 的落地与迁移成本，提供更灵活的选择；
• 作为桥接层，支持与 SpringCloud、gRPC 等异构微服务体系的互调互通

架构

Dubbo 作为服务开发框架包含的具体内容如下：

• RPC 服务定义、开发范式。比如 Dubbo 支持通过 IDL 定义服务，也支持编程语言特有的服务开发定义方式，如通过 Java Interface 定义服务。
• RPC 服务发布与调用 API。Dubbo 支持同步、异步、Reactive Streaming 等服务调用编程模式，还支持请求上下文 API、设置超时时间等。
• 服务治理策略、流程与适配方式等。作为服务框架数据面，Dubbo 定义了服务地址发现、负载均衡策略、基于规则的流量路由、Metrics 指标采集等服务治理抽象，并适配到特定的产品实现。

功能特性

功能	描述
服务发现
负载均衡
流量管控
多通信协议
观测服务
服务网格

与其他框架对比

Dubbo 与 gRPC、Spring Cloud、Istio 的关系

Dubbo 与 Spring Cloud

从上图我们可以看出，Dubbo 和 Spring Cloud 有很多相似之处，它们都在整个架构图的相同位置并提供一些相似的功能。

• Dubbo 和 Spring Cloud 都侧重在对分布式系统中常见问题模式的抽象（如服务发现、负载均衡、动态配置等），同时对每一个问题都提供了配套组件实现，形成了一套微服务整体解决方案，让使用 Dubbo 及 Spring Cloud 的用户在开发微服务应用时可以专注在业务逻辑开发上。
• Dubbo 和 Spring Cloud 都完全兼容 Spring 体系的应用开发模式，Dubbo 对 Spring 应用开发框架、Spring Boot 微服务框架都做了很好的适配，由于 Spring Cloud 出自 Spring 体系，在这一点上自然更不必多说。

虽然两者有很多相似之处，但由于它们在诞生背景与架构设计上的巨大差异，两者在性能、适用的微服务集群规模、生产稳定性保障、服务治理等方面都有很大差异。

Spring Cloud 的优势在于：

• 同样都支持 Spring 开发体系的情况下，Spring Cloud 得到更多的原生支持
• 对一些常用的微服务模式做了抽象如服务发现、动态配置、异步消息等，同时包括一些批处理任务、定时任务、持久化数据访问等领域也有涉猎。
• 基于 HTTP 的通信模式，加上相对比较完善的入门文档和演示 demo 和 starters，让开发者在第一感觉上更易于上手

Spring Cloud 的问题有：

• 只提供抽象模式的定义不提供官方稳定实现，开发者只能寻求类似 Netflix、Alibaba、Azure 等不同厂商的实现套件，而每个厂商支持的完善度、稳定性、活跃度各异
• 有微服务全家桶却不是能拿来就用的全家桶，demo 上手容易，但落地推广与长期使用的成本非常高
• 欠缺服务治理能力，尤其是流量管控方面如负载均衡、流量路由方面能力都比较弱
• 编程模型与通信协议绑定 HTTP，在性能、与其他 RPC 体系互通上存在障碍
• 总体架构与实现只适用于小规模微服务集群实践，当集群规模增长后就会遇到地址推送效率、内存占用等各种瓶颈的问题，但此时迁移到其他体系却很难实现
• 很多微服务实践场景的问题需要用户独自解决，比如优雅停机、启动预热、服务测试，再比如双注册、双订阅、延迟注册、服务按分组隔离、集群容错等

而以上这些点，都是 Dubbo 的优势所在：

• 完全支持 Spring & Spring Boot 开发模式，同时在服务发现、动态配置等基础模式上提供与 Spring Cloud 对等的能力。
• 是企业级微服务实践方案的整体输出，Dubbo 考虑到了企业微服务实践中会遇到的各种问题如优雅上下线、多注册中心、流量管理等，因此其在生产环境的长期维护成本更低
• 在通信协议和编码上选择更灵活，包括 rpc 通信层协议如 HTTP、HTTP/2(Triple、gRPC)、TCP 二进制协议、rest等，序列化编码协议Protobuf、JSON、Hessian2 等，支持单端口多协议。
• Dubbo 从设计上突出服务服务治理能力，如权重动态调整、标签路由、条件路由等，支持 Proxyless 等多种模式接入 Service Mesh 体系
• 高性能的 RPC 协议编码与实现，
• Dubbo 是在超大规模微服务集群实践场景下开发的框架，可以做到百万实例规模的集群水平扩容，应对集群增长带来的各种问题
• Dubbo 提供 Java 外的多语言实现，使得构建多语言异构的微服务体系成为可能

如果您的目标是构建企业级应用，并期待在未来的持久维护中能够更省心、更稳定，我们建议你能更深入的了解 Dubbo 的使用和其提供的能力。

Dubbo 与 gRPC

Dubbo 与 gRPC 最大的差异在于两者的定位上：

• gRPC 定位为一款 RPC 框架，Google 推出它的核心目标是定义云原生时代的 rpc 通信规范与标准实现；
• Dubbo 定位是一款微服务开发框架，它侧重解决微服务实践从服务定义、开发、通信到治理的问题，因此 Dubbo 同时提供了 RPC 通信、与应用开发框架的适配、服务治理等能力。

​ Dubbo 不绑定特定的通信协议，即 Dubbo 服务间可通过多种 RPC 协议通信并支持灵活切换。因此，你可以在 Dubbo 开发的微服务中选用 gRPC 通信，Dubbo 完全兼容 gRPC，并将 gRPC 设计为内置原生支持的协议之一。

​ 如果您看中基于 HTTP/2 的通信协议、基于 Protobuf 的服务定义，并基于此决定选型 gRPC 作为微服务开发框架，那很有可能您会在未来的微服务业务开发中遇到障碍，这主要源于 gRPC 没有为开发者提供以下能力：

• 缺乏与业务应用框架集成的开发模式，用户需要基于 gRPC 底层的 RPC API 定义、发布或调用微服务，中间可能还有与业务应用开发框架整合的问题
• 缺乏微服务周边生态扩展与适配，如服务发现、限流降级、链路追踪等没有多少可供选择的官方实现，且扩展起来非常困难
• 缺乏服务治理能力，作为一款 rpc 框架，缺乏对服务治理能力的抽象

​ 因此，gRPC 更适合作为底层的通信协议规范或编解码包，而 Dubbo 则可用作微服务整体解决方案。对于 gRPC 协议，我们推荐的使用模式 Dubbo + gRPC 的组合，这个时候，gRPC 只是隐藏在底层的一个通信协议，不被微服务开发者感知，开发者基于 Dubbo 提供的 API 和配置开发服务，并基于 dubbo 的服务治理能力治理服务，在未来，开发者还能使用 Dubbo 生态和开源的 IDL 配套工具管理服务定义与发布。

​ 如果我们忽略 gRPC 在应用开发框架侧的空白，只考虑如何给 gRPC 带来服务治理能力，则另一种可以采用的模式就是在 Service Mesh 架构下使用 gRPC，这就引出了我们下一小节要讨论的内容：Dubbo 与 Service Mesh 架构的关系。

官方脚手架

​ Dubbo 官方提供了脚手架可以快速搭建Dubbo应用。类似于Spring 官方提供的脚手架。

主要配置：

• Dubbo版本
• SpringBoot 版本
• 项目坐标
• Dubbo Service API 方式：Java Interface 或 IDL
• 注册中心、配置中心、元数据中心：Zookeeper（default）、Nacos、Redis等
• 通信协议：TCP（default，Dubbo2）、HTTP2（Triple，Dubbo3）、gRPC、REST
• 其他配置：Web、SQL、NoSQL、Security 等

通信协议

​ Dubbo3 提供了 Triple(Dubbo3)、Dubbo2 协议，这是 Dubbo 框架的原生协议。除此之外，Dubbo3 也对众多第三方协议进行了集成，并将它们纳入 Dubbo 的编程与服务治理体系。

​ Dubbo 从设计上不绑定任何一款特定通信协议，支持HTTP/2、REST、gRPC、JsonRPC、Thrift、Hessian2 等几乎所有主流的通信协议，Dubbo 框架都可以提供支持。 这样的 Protocol 设计模式给构建微服务带来了最大的灵活性，开发者可以根据需要如性能、通用型等选择不同的通信协议，不再需要任何的代理来实现协议转换，甚至你还可以通过 Dubbo 实现不同协议间的迁移。

​ Dubbo Protocol 被设计支持扩展，您可以将内部私有协议适配到 Dubbo 框架上，进而将私有协议接入 Dubbo 体系，以享用 Dubbo 的开发体验与服务治理能力。比如 Dubbo3 的典型用户阿里巴巴，就是通过扩展支持 HSF 协议实现了内部 HSF 框架到 Dubbo3 框架的整体迁移。

​ Dubbo 还支持多协议暴露，您可以在单个端口上暴露多个协议，Dubbo Server 能够自动识别并确保请求被正确处理，也可以将同一个 RPC 服务发布在不同的端口（协议），为不同技术栈的调用方服务。

​ Dubbo 提供了两款内置高性能 Dubbo2、Triple (兼容 gRPC) 协议实现，以满足部分微服务用户对高性能通信的诉求，两者最开始都设计和诞生于阿里巴巴内部的高性能通信业务场景。

• Dubbo2 协议是在 TCP 传输层协议之上设计的二进制通信协议
• Triple 则是基于 HTTP/2 之上构建的支持流式模式的通信协议，并且 Triple 完全兼容 gRPC 但实现上做了更多的符合 Dubbo 框架特点的优化。

总的来说，Dubbo 对通信协议的支持具有以下特点：

• 不绑定通信协议
• 提供高性能通信协议实现
• 支持流式通信模型
• 不绑定序列化协议
• 支持单个服务的多协议暴露
• 支持单端口多协议发布
• 支持一个应用内多个服务使用不同通信协议

Dubbo 支持的RPC协议非常全面：

• Dubbo协议
• Triple协议
• gRPC协议
• HTTP协议
• Rest协议
• gRPC协议
• Thrift协议
• Rmi协议
• Hessian协议
• Webservice协议
• Redis协议
• Memcached协议

​ 从Dubbo支持的RPC协议可以看出，Dubbo 框架也是一个集大成者，兼容整合了所有主流的RPC协议，包括Java原生的rmi协议，Google家的gRPC，Facebook 家的Thrift，以及主流中间件Redis、Memcached的RPC协议等。

Triple协议

​ Triple 协议是 Dubbo3 推出的主力协议。Triple 意为第三代，将HTTP/2 作为底层通信协议，使用 protobuf 作为序列化协议的组合是最合理的，这套组合方案也是 gRPC 协议使用的方案。

使用

​ Java SDK 支持 IDL 生成 Stub 和 Java Interface 两种方式，多语言、生态互通、流式需求推荐使用 IDL 方式，现有服务平滑升级推荐使用 Interface 方式。

Dubbo3 与 Dubbo2

​ Dubbo3 的 Dubbo协议实现与 Dubbo2 版本在性能上基本持平。

​ 由于 Triple协议 本身是基于 HTTP/2 构建，因此在单条链路上的 RPC 调用并未比基于 TCP 的 Dubbo2 有提升，反而在某些调用场景出现一定下降。但 Triple协议 更大的优势在于网关穿透性、通用性，以及 Stream 通信模型带来的总体吞吐量提升。

服务治理

​ 服务开发框架解决了开发与通信的问题，但在微服务集群环境下，我们仍需要解决无状态服务节点动态变化、外部化配置、日志跟踪、可观测性、流量管理、高可用性、数据一致性等一系列问题，我们将这些问题统称为服务治理。

​ Dubbo 抽象了一套微服务治理模式并发布了对应的官方实现，服务治理可帮助简化微服务开发与运维，让开发者更专注在微服务业务本身。

• 地址发现

Dubbo 服务发现具备高性能、支持大规模集群、服务级元数据配置等优势，默认提供 Nacos、Zookeeper、Consul 等多种注册中心适配，与 Spring Cloud、Kubernetes Service 模型打通，支持自定义扩展。

• 负载均衡

Dubbo 默认提供加权随机、加权轮询、最少活跃请求数优先、最短响应时间优先、一致性哈希和自适应负载等策略

• 流量路由

Dubbo 支持通过一系列流量规则控制服务调用的流量分布与行为，基于这些规则可以实现基于权重的比例流量分发、灰度验证、金丝雀发布、按请求参数的路由、同区域优先、超时配置、重试、限流降级等能力。

• 链路追踪

Dubbo 官方通过适配 OpenTelemetry 提供了对 Tracing 全链路追踪支持，用户可以接入支持 OpenTelemetry 标准的产品如 Skywalking、Zipkin 等。另外，很多社区如 Skywalking、Zipkin 等在官方也提供了对 Dubbo 的适配。

• 可观测性

Dubbo 实例通过 Prometheus 等上报 QPS、RT、请求次数、成功率、异常次数等多维度的可观测指标帮助了解服务运行状态，通过接入 Grafana、Admin 控制台帮助实现数据指标可视化展示。

Dubbo 服务治理生态还提供了对 API 网关、限流降级、数据一致性、认证鉴权等场景的适配支持。

Dubbo Admin

Admin 控制台提供了 Dubbo 集群的可视化视图，通过 Admin 你可以完成集群的几乎所有管控工作。

• 查询服务、应用或机器状态
• 创建项目、服务测试、文档管理等
• 查看集群实时流量、定位异常问题等
• 流量比例分发、参数路由等流量管控规则下发

服务网格

将 Dubbo 接入 Istio 等服务网格治理体系。

README

作者：银法王

参考：

​ Dubbo官方文档

修改记录：

​ 2022-10-11 第一次修订