软件架构的演进过程

软件架构的发展经历了由单体架构、垂直架构、 SOA 架构到微服务架构的演进过程，下面我们分别了解
一下这几个架构。

1.1 单体架构

架构说明：全部功能集中在一个项目内（All in one ）。
架构优点：架构简单，前期开发成本低、开发周期短，适合小型项目。
架构缺点：全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展和维护。技术栈受限，只能使用一种语言开发。系统性能扩展只能通过扩展集群节点，成本高。

1.2 垂直架构

架构说明：按照业务进行切割，形成小的单体项目。
架构优点：技术栈可扩展（不同的系统可以用不同的编程语言编写）。
架构缺点：功能集中在一个项目中，不利于开发、扩展、维护。系统扩张只能通过集群的方式。项目之间功能冗余、数据冗余、耦合性强

1.3 SOA 架构

SOA 全称为 Service-Oriented Architecture ，即面向服务的架构。它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件( 服务 ) 进行分布式部署、组合和使用。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进程中。站在功能的角度，把业务逻辑抽象成可复用的服务，通过服务的编排实现业务的快速再生，目的：把原先固有的业务功能转变为通用的业务服务，实现业务逻辑的快速复用。
架构说明：将重复功能或模块抽取成组件的形式，对外提供服务，在项目与服务之间使用ESB （企业服务总线）的形式作为通信的桥梁。
架构优点：重复功能或模块抽取为服务，提高开发效率。可重用性高。可维护性高。
架构缺点：各系统之间业务不同，很难确认功能或模块是重复的。抽取服务的粒度大。系统和服务之间耦合度高。

1.4 微服务架构

架构说明：将系统服务层完全独立出来，抽取为一个一个的微服务。抽取的粒度更细，遵循单一原则。采用轻量级框架协议传输。
架构优点：服务拆分粒度更细，有利于提高开发效率。可以针对不同服务制定对应的优化方案。
适用于互联网时代，产品迭代周期更短。
架构缺点：粒度太细导致服务太多，维护成本高。分布式系统开发的技术成本高，对团队的挑战大。

Apache Dubbo 概述

Dubbo 简介

Apache Dubbo 是一款高性能的 Java RPC 框架。其前身是阿里巴巴公司开源的、轻量级的开源 Java RPC 框架，可以和Spring 框架无缝集成， 2018 年阿里巴巴把这个框架捐献给了 apache 基金
什么是 RPC ？
RPC 全称为 remote procedure call ，即远程过程调用。比如两台服务器 A 和 B ， A 服务器上部署一个应用，B 服务器上部署一个应用， A 服务器上的应用想调用 B 服务器上的应用提供的方法，由于两个应用不在一个内存空间，不能直接调用，所以需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。需要注意的是RPC 并不是一个具体的技术，而是指整个网络远程调用过程。
RPC 是一个泛化的概念，严格来说一切远程过程调用手段都属于 RPC 范畴。各种开发语言都有自己的 RPC框架。 Java 中的 RPC 框架比较多，广泛使用的有 RMI 、 Hessian 、 Dubbo 等。
Dubbo 官网地址： http://dubbo.apache.org
Dubbo 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。

2.2 Dubbo 架构

Dubbo 架构图（ Dubbo 官方提供）如下：

节点角色说明：

节点	角色名称
Provider	暴露服务的服务提供方
Consumer	调用远程服务的服务消费方
Registry	服务注册与发现的注册中心
Monitor	统计服务的调用次数和调用时间的监控中心
Container	服务运行容器

虚线都是异步访问，实线都是同步访问蓝色虚线 : 在启动时完成的功能红色虚线 ( 实线 ) 都是程序运行过程中执行的功能
调用关系说明 :
0. 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. 服务注册中心 Zookeeper

通过前面的 Dubbo 架构图可以看到， Registry （服务注册中心）在其中起着至关重要的作用。 Dubbo 官
方推荐使用 Zookeeper 作为服务注册中心。

3.1 Zookeeper 介绍

Zookeeper 是 Apache Hadoop 的子项目，是一个树型的目录服务，支持变更推送，适合作为 Dubbo 服务的注册中心，工业强度较高，可用于生产环境，并推荐使用。

3.2 Zookeeper 树型目录

流程说明：
服务提供者(Provider)启动时: 向 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下写入自己的URL 地址
服务消费者(Consumer)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下的提供者URL 地址。并向 /dubbo/com.foo.BarService/consumers 目录下写入自己的 URL 地址
监控中心(Monitor)启动时: 订阅 /dubbo/com.foo.BarService 目录下的所有提供者和消费者 URL 地址

3.2 安装 Zookeeper

下载地址： http://archive.apache.org/dist/zookeeper/
安装步骤：
安装 jdk（略）
把 zookeeper 的压缩包（zookeeper-3.4.6.tar.gz）上传到 linux 系统
解压缩压缩包 tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr
进入zookeeper-3.4.6目录，创建data目录 mkdir data
进入conf目录，把zoo_sample.cfg 改名为zoo.cfg cd conf mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
打开zoo.cfg文件, 修改data属性：dataDir=/usr/zookeeper-3.4.6/data
3.3 启动、停止 Zookeeper
进入 Zookeeper 的 bin 目录，启动服务命令 ./zkServer.sh start
停止服务命令： ./zkServer.sh stop
查看服务状态： ./zkServer.sh status
客户端连接：./zkCli.sh

4. Dubbo 快速入门

Dubbo 作为一个 RPC 框架，其最核心的功能就是要实现跨网络的远程调用。本小节就是要创建两个应用，一个作为服务的提供方，一个作为服务的消费方。通过Dubbo 来实现服务消费方远程调用服务提供方的方法。

4.1 服务提供方开发

开发步骤：
创建maven工程（打包方式为war）dubbodemo_provider，在pom.xml文件中导入如下坐标

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.lyl</groupId><artifactId>dubbo-provider</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version><packaging>war</packaging><properties><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding><maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target><spring.version>5.0.5.RELEASE</spring.version></properties><dependencies><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-beans</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-webmvc</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-jdbc</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-aspects</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-jms</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context-support</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency> <!-- dubbo相关 --><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>dubbo</artifactId><version>2.6.0</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.zookeeper</groupId><artifactId>zookeeper</artifactId><version>3.4.7</version></dependency><dependency><groupId>com.github.sgroschupf</groupId><artifactId>zkclient</artifactId><version>0.1</version></dependency><dependency><groupId>javassist</groupId><artifactId>javassist</artifactId><version>3.12.1.GA</version></dependency><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>fastjson</artifactId><version>1.2.47</version></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId><version>2.3.2</version><configuration><source>1.8</source><target>1.8</target></configuration></plugin><plugin><groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId><artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId><configuration><port>8081</port> <!-- 请求路径 --><path>/</path></configuration></plugin></plugins></build>
</project>

配置web.xml文件

<!DOCTYPE web-app PUBLIC"-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN"
"http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd" >
<web-app> <display-name>Archetype Created Web Application</display-name> <context-param> <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>classpath:applicationContext*.xml</param-value> </context-param> <listener> <listener- class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class> </listener>
</web-app>

1、创建服务接口

package com.lyl.service;
public interface HelloService { public String sayHello(String name);
}

创建服务实现类

package com.lyl.service.impl; import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service;
import com.lyl.service.HelloService; @Service
public class HelloServiceImpl implements HelloService { public String sayHello(String name) { return "hello " + name; }
}
//注意：服务实现类上使用的Service注解是Dubbo提供的，用于对外发布服务

在src/main/resources下创建applicationContext-service.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"         xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo" xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd     http://www.springframework.org/schema/mvc http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"><!-- 当前应用名称，用于注册中心计算应用间依赖关系，注意：消费者和提供者应用名不要一样 -->         <dubbo:application name="dubbodemo_provider" /> <!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--> <dubbo:registry address="zookeeper://192.168.134.129:2181"/> <!-- 注册 协议和port --> <dubbo:protocol name="dubbo" port="20881"></dubbo:protocol> <!-- 扫描指定包，加入@Service注解的类会被发布为服务 --> <dubbo:annotation package="com.lyl.service.impl" />
</beans>

启动服务:tomcat7:run

4.2 服务消费方开发

开发步骤：
1 ）创建 maven 工程（打包方式为 war ） dubbodemo_consumer ， pom.xml 配置和上面服务提供者
相同，只需要将 Tomcat 插件的端口号改为 8082 即可
2 ）配置 web.xml 文件

<!DOCTYPE web-app PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN""http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd" >
<web-app><display-name>Archetype Created Web Application</display-name><servlet><servlet-name>springmvc</servlet-name><servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet- class><!-- 指定加载的配置文件 ，通过参数contextConfigLocation加载 --><init-param><param-name>contextConfigLocation</param-name><param-value>classpath:applicationContext-web.xml</param-value></init-param><load-on-startup>1</load-on-startup></servlet><servlet-mapping><servlet-name>springmvc</servlet-name><url-pattern>*.do</url-pattern></servlet-mapping>
</web-app>

3 ）将服务提供者工程中的 HelloService 接口复制到当前工程
4 ）编写 Controller

package com.lxs.controller;import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference;
import com.lyl.service.HelloService;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class HelloController {@Referenceprivate HelloService helloService;@RequestMapping("/hello")@ResponseBodypublic String getName(String name) {//远程调用 String result = helloService.sayHello(name);System.out.println(result);return result;}
}

注意： Controller 中注入 HelloService 使用的是 Dubbo 提供的 @Reference 注解
5 ）在 src/main/resources 下创建 applicationContext-web.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/mvchttp://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsdhttp://code.alibabatech.com/schema/dubbohttp://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsdhttp://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"> <!-- 当前应用名称，用于注册中心计算应用间依赖关系，注意：消费者和提供者应用名不要一样 --><dubbo:application name="dubbodemo-consumer"/> <!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--><dubbo:registry address="zookeeper://192.168.134.129:2181"/> <!-- 扫描的方式暴露接口 --><dubbo:annotation package="com.lxs.controller"/>
</beans>

6）运行测试 :tomcat7:run启动,在浏览器输入 http://localhost:8082/demo/hello.do?name=Jack ，查看浏览器输出结果

5. Dubbo 管理控制台

我们在开发时，需要知道 Zookeeper 注册中心都注册了哪些服务，有哪些消费者来消费这些服务。我们
可以通过部署一个管理中心来实现。其实管理中心就是一个 web 应用，部署到 tomcat 即可。

5.1 安装

安装步骤：
1 ）将资料中的 dubbo-admin-2.6.0.war 文件复制到 tomcat 的 webapps 目录下
2 ）启动 tomcat ，此war文件会自动解压
3）修改WEB-INF下的 dubbo.properties 文件，注意 dubbo.registry.address 对应的值需要对应当前
使用的 Zookeeper 的 ip 地址和端口号
dubbo.registry.address=zookeeper://192.168.134.129:2181 dubbo.admin.root.password=root
dubbo.admin.guest.password=guest
4 ）重启 tomcat

5.2 使用

操作步骤：
1 ）访问 http://localhost:8080/dubbo-admin-2.6.0/ ，输入用户名 (root) 和密码 (root)

2 ）启动服务提供者工程和服务消费者工程，可以在查看到对应的信息

6. Dubbo 相关配置说明

6.1 包扫描

<dubbo:annotation package="com.lyl.service" /><!--服务提供者和服务消费者都需要配置，表示包扫描，作用是扫描指定包(包括子包)下的类。--><!--如果不使用包扫描，也可以通过如下配置的方式来发布服务：-->
<bean id="helloService" class="com.lxs.service.impl.HelloServiceImpl" />
<dubbo:service interface="com.lxs.api.HelloService" ref="helloService" /><!--作为服务消费者，可以通过如下配置来引用服务：--><!-- 生成远程服务代理，可以和本地bean一样使用helloService -->
<dubbo:reference id="helloService" interface="com.lxs.api.HelloService" />

上面这种方式发布和引用服务，一个配置项 ( dubbo:service 、 dubbo:reference ) 只能发布或者引用一个服务，如果有多个服务，这种方式就比较繁琐了。推荐使用包扫描方式。
6.2 协议
一般在服务提供者一方配置，可以指定使用的协议名称和端口号。
其中 Dubbo 支持的协议有： dubbo 、 rmi 、 hessian 、 http 、 webservice 、 rest 、 redis 等。
推荐使用的是 dubbo 协议。 dubbo 协议采用单一长连接和 NIO 异步通讯，适合于小数据量大并发的服务调用，以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。不适合传送大数据量的服务，比如传文件，传视频等，除非请求量很低。
也可以在同一个工程中配置多个协议，不同服务可以使用不同的协议，例如：

<!-- 多协议配置 -->
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880"/>
<dubbo:protocol name="rmi" port="1099"/>
<!-- 使用dubbo协议暴露服务 -->
<dubbo:service interface="com.lyl.api.HelloService" ref="helloService" protocol="dubbo"/>
<!-- 使用rmi协议暴露服务 -->
<dubbo:service interface="com.lyl.api.DemoService" ref="demoService" protocol="rmi"/>

6.3 负载均衡
负载均衡（ Load Balance ）：其实就是将请求分摊到多个操作单元上进行执行，从而共同完成工作任务。
在集群负载均衡时， Dubbo 提供了多种均衡策略（包括随机、轮询、最少活跃调用数、一致性
Hash ），缺省为 random 随机调用。
配置负载均衡策略，既可以在服务提供者一方配置，也可以在服务消费者一方配置，如下：

@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class HelloController {//在服务消费者一方配置负载均衡策略@Reference(check = false, loadbalance = "random")private HelloService helloService;@RequestMapping("/hello")@ResponseBodypublic String getName(String name) {//远程调用String result = helloService.sayHello(name);System.out.println(result);return result;}
}

//在服务提供者一方配置负载均衡
@Service(loadbalance = "random")
public class HelloServiceImpl implements HelloService {public String sayHello(String name) {return "hello " + name;}
}

可以通过启动多个服务提供者来观察 Dubbo 负载均衡效果。
注意：因为我们是在一台机器上启动多个服务提供者，所以需要修改 tomcat 的端口号和 Dubbo 服务的端口号来防止端口冲突。在实际生产环境中，多个服务提供者是分别部署在不同的机器上，所以不存在端口冲突问题。

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