分布式系统理论

“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” ---《分布式系统原理与范型》

分布式系统是由一组通过网络进行通讯，为了完成共同的任务而协调工作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器，处理更多的数据。

只有当单个节点的处理能力无法满足日益增长的计算、存储任务的时候，且硬件的提升（加内存、加磁盘、换更好的CPU）价格高昂，应用程序也不能进一步优化的时候，我们才需要考虑分布式系统。因为分布式系统要解决的问题本身就是和单机系统一样，而由于分布式系统多节点，通过网络通讯的拓扑结构，会引起很多单机系统原本没有的问题出现，为了解决这些问题又会引入更多的机制、协议，带来更多的问题。

Dubbo

Apache Dubbo 是一款 RPC 服务开发框架，用于解决微服务架构下的服务治理与通信问题，官方提供了 Java、Golang 等多语言 SDK 实现。使用 Dubbo 开发的微服务原生具备相互之间的远程地址发现与通信能力，利用 Dubbo 提供的丰富服务治理特性，可以实现诸如服务发现、负载均衡、流量调度等服务治理诉求。Dubbo 被设计为高度可扩展，用户可以方便的实现流量拦截、选址的各种定制逻辑。

按照微服务架构的定义，采用它的组织能够很好的提高业务迭代效率与系统稳定性，但前提是要先能保证微服务按照期望的方式运行，要做到这一点需要解决服务拆分与定义、数据通信、地址发现、流量管理、数据一致性、系统容错能力等一系列问题。

单一应用架构

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。

适用于小型网站，小型的管理系统，将所有的都部署导一个功能里，简单易用。

缺点：

性能扩展比较难
协同开发问题
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。

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，团队各司其职更容易管理，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

分布式服务框架

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。

流动计算框架

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。

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。

也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

为什么要用RPC呢？就是无法在一个进程内，甚至一个计算机内通过本地调用的方式完成的需求，比如不同的系统间的通讯，甚至不同的组织间的通讯，由于计算能力需要横向扩展，需要在多台机器组成的集群上部署应用。RPC就是要像调用本地的函数一样去调远程函数；

基本原理图：

步骤解析

RPC两个核心模块：通讯和序列化，通讯建立连接，序列化转义

Dubbo及Zookeeper安装

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需要的服务。服务消费者从服务提供者地址列表中，基于软负载均衡算法，选择一台提供者进行调用，如果调用失败就换一台使用。
注册中心（Registry）：注册中心返回服务提供者地址列表给服务消费者，如果有变动，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数据导监控中心。

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要的服务。
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合适的提供者调用，失败再换一个。
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数据导监控中心。

Zookeeper环境搭建

ZooKeeper 是一种集中式服务，用于维护配置信息、命名、提供分布式同步和提供组服务。所有这些类型的服务都由分布式应用程序以某种形式使用。每次实现它们时，都需要做很多工作来修复不可避免的错误和竞争条件。由于难以实现这些类型的服务，应用程序最初通常会吝啬它们，这使得它们在发生更改时变得脆弱且难以管理。即使正确完成，这些服务的不同实现也会导致部署应用程序时的管理复杂性。

ZooKeeper 3.7.1 Release Notes (apache.org)ZooKeeper3.7.1官网下载地址，下载的是linux的tar.gz的压缩包，使用压缩工具解压即可。

解压后找到conf目录下的zoo_sample.cfg文件重命名为zoo.cfg

然后打开编辑，将dataDir的路径换成你自己的，临时存放数据的地方，默认的端口号不用改默认2181

然后去配置环境变量，为了在哪打开cmd都能启动zookeeper

配置好直接cmd运行命令：zkserver

使用zkCli.cmd测试

ls /：列出zookeeper根下保存的所有节点

创建一个名为zm的节点，值为123456，使用get /zm可以获取节点的值

命令：create -e /zm 123456

Windows下安装dubbo-admin

dubbo其实本身它就是一个jar包，可以帮我们的java程序连接到zookeeper，并利用zookeeper消费和提供服务。dubbo-admin就相当于一个可视化管理后台用来监控提供者和消费者的服务。

apache/dubbo-admin at master (github.com)下载地址

dubbo-admin\src\main\resources \application.properties 指定zookeeper地址

server.port=7001
spring.velocity.cache=false
spring.velocity.charset=UTF-8
spring.velocity.layout-url=/templates/default.vm
spring.messages.fallback-to-system-locale=false
spring.messages.basename=i18n/message
spring.root.password=root
spring.guest.password=guest
#注册中心的地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181

这里什么都不用改的

在项目目录下打包dubbo-admin

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

执行 dubbo-admin\target 下的dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar

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

然后打开浏览器访问：http://localhost:7001 输入账号root密码root

安装完成

Dubbo+SpringBoot+ZooKeeper示例

3 - Dubbo Spring Boot Starter 开发微服务应用 | Apache Dubbo参考文档

1、创建基本环境

先创建一个空的java项目，然后分别创建spring boot模块dubbo-spring-boot-consumer和dubbo-spring-boot-provider

2、服务提供者

在dubbo-spring-boot-provider导入dubbo-spring-boot-starter依赖

<!-- Dubbo Spring Boot Starter -->
<dependency>
   <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
   <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
   <version>2.7.3</version>
</dependency>

zookeeper依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
   <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
   <artifactId>zkclient</artifactId>
   <version>0.1</version>
</dependency>
<!-- 引入zookeeper -->
<dependency>
   <groupId>org.apache.curator</groupId>
   <artifactId>curator-framework</artifactId>
   <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.curator</groupId>
   <artifactId>curator-recipes</artifactId>
   <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
   <artifactId>zookeeper</artifactId>
   <version>3.4.14</version>
   <!--排除这个slf4j-log4j12-->
   <exclusions>
       <exclusion>
           <groupId>org.slf4j</groupId>
           <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
       </exclusion>
   </exclusions>
</dependency>

在springboot配置文件中配置dubbo相关属性！

#当前应用名字
dubbo.application.name=provider-server
#注册中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
#扫描指定包下服务
dubbo.scan.base-packages=com.zm.provider.service
server.port=8081

在service包下编写接口和实现类

HelloWord接口

package com.zm.provider.service;

public interface HelloWord {
    public String getHello();
}

实现类

package com.zm.provider.service;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Service //将服务发布出去
@Component  //放到容器中
public class HelloWordImp implements HelloWord{
    @Override
    public String getHello() {
        return "哈喽沃德";
    }
}

main方法要加上开启dubbo的注解

@EnableDubbo
@SpringBootApplication
public class DubboSpringBootProviderApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DubboSpringBootProviderApplication.class, args);
    }

}

应用启动起来，dubbo就会扫描指定的包下带有@component注解的服务，将它发布在指定的注册中心中！

启动服务提供者的服务，以及dubbo-admin的服务，到服务的提供者页面查看，发现确实有一个服务提供者存在.

3、服务消费者

先导依赖和服务提供者的一样

<!--dubbo-->
<!-- Dubbo Spring Boot Starter -->
<dependency>
   <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
   <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
   <version>2.7.3</version>
</dependency>
<!--zookeeper-->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
   <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
   <artifactId>zkclient</artifactId>
   <version>0.1</version>
</dependency>
<!-- 引入zookeeper -->
<dependency>
   <groupId>org.apache.curator</groupId>
   <artifactId>curator-framework</artifactId>
   <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.curator</groupId>
   <artifactId>curator-recipes</artifactId>
   <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
   <artifactId>zookeeper</artifactId>
   <version>3.4.14</version>
   <!--排除这个slf4j-log4j12-->
   <exclusions>
       <exclusion>
           <groupId>org.slf4j</groupId>
           <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
       </exclusion>
   </exclusions>
</dependency>

然后创建目录consumer.service，编写service

public class UserService {
   //我们需要去拿去注册中心的服务
}

配置文件

#当前应用名字
dubbo.application.name=consumer-server
#注册中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
server.port=8082

引用服务提供端的pom文件

<dependency>
    <groupId>com.zm</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-provider</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>

package com.zm.consumer.service;

import com.zm.provider.service.HelloWord;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Reference;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service //放到容器中
public class UserService {
    //我们需要去拿注册中心的服务
    @Reference  //引用远程的服务
    HelloWord helloWord;
    public void sayHello(){
        String hello = helloWord.getHello();
        System.out.println("哈喽，Dubbo------>"+hello);
    }

}

去单元测试测试一下

@SpringBootTest
class DubboSpringBootConsumerApplicationTests {
    @Autowired
    UserService userService;
    @Test
    void contextLoads() {
        userService.sayHello();
    }

}

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分布式系统理论

http://123.249.42.2:8090//archives/1698131439655

作者

Fiercezm

发布于

2023-10-24

更新于

2023-10-24

许可协议

CC BY 4.0

分布式系统理论

分布式系统理论

Dubbo

单一应用架构

垂直应用架构

分布式服务框架

流动计算框架

RPC

Dubbo及Zookeeper安装

Zookeeper环境搭建

Windows下安装dubbo-admin

Dubbo+SpringBoot+ZooKeeper示例

1、创建基本环境

2、服务提供者

3、服务消费者

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