自我表扬:《Dubbo 实现原理与源码解析 —— 精品合集》
表扬自己:《D数据库实体设计合集》

摘要: 原创出处 https://www.cnkirito.moe/dubbojs-in-qianmi/ 「老徐」欢迎转载,保留摘要,谢谢!


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dubbo2.js千米网 贡献给 dubbo 社区的一款 nodejs dubbo 客户端,它提供了 nodejs 对原生 dubbo 协议的支持,使得 nodejs 和 java 这两种异构语言的 rpc 调用变得便捷,高效。

微服务跨语言调用

微服务架构已成为目前互联网架构的趋势,关于微服务的讨论,几乎占据了各种技术大会的绝大多数版面。国内使用最多的服务治理框架非阿里开源的 dubbo 莫属,千米网也选择了 dubbo 作为微服务治理框架。另一方面,和大多数互联网公司一样,千米的开发语言是多样的,大多数后端业务由 java 支撑,而每个业务线有各自开发语言的选择权,便出现了 nodejs,python,go 多语言调用的问题。
跨语言调用是一个很大的话题,也是一个很有挑战的技术活,目前业界经常被提及的解决方案有如下几种,不妨拿出来老生常谈一番:

  • spring cloud。spring cloud 提供了一整套微服务开发组件,它主要面向 java 开发,但由于其使用的协议是基于 restful 风格的 http 协议,这使得其天然具备跨语言能力,异构语言只需要提供 http 客户端,便可以实现跨语言调用。
  • service mesh。号称下一代微服务框架的 service mesh,其解决跨语言问题的核心在于 SideCar ,SideCar 在 service mesh 的发展过程中概念不断的迁移,但本质都是完成了一件事:处理服务间通信,负责实现请求的可靠传递。
  • motan。motan 是新浪微博开源的一款跨语言服务治理框架,在其早期版本中仅支持 motan-java,随着版本演进,在目前最新版本(1.1.0)中,提供了 motan-go,motan-php,motan-openresty 等跨语言特性。类似于 service mesh 中的 SideCar,motan 借助于 motan-go 作为 agent 完成协议的转发,并且依赖于定制协议:motan2,实现跨语言调用。

当我们再聊跨语言调用时我们在聊什么?纵观上述几个较为通用,成熟的解决方案,可以得出结论:解决跨语言调用的思路无非是两种:

  • 寻找一个通用的协议
  • 使用 agent 完成协议的适配

如果一个新型的团队面临技术选型,我认为上述的方案都可以纳入参考,可考虑到遗留系统的兼容性问题

  • 旧系统的迁移成本

这也关键的选型因素。我们做出的第一个尝试,便是在 RPC 协议上下功夫。

通用协议的跨语言支持

springmvc的美好时代

springmvcspringmvc

在没有实现真正的跨语言调用之前,想要实现“跨语言”大多数方案是使用 http 协议做一层转换,最常见的手段莫过于借助 springmvc 提供的 controller/restController,间接调用 dubbo provider。这种方案的优势和劣势显而易见

  • 优势是简单,是最通俗的解决方案。
  • 劣势是使得调用链路变长,tcp 通信之上又多了一层 http 通信;开发体验差,为了将 rpc 接口暴露出去,需要额外编写一份 controller 层的代码。

通用协议的支持

事实上,大多数服务治理框架都支持多种协议,dubbo 框架除默认的 dubbo 协议之外,还有当当网扩展的 rest协议和千米网扩展的 json-rpc 协议可供选择。这两者都是通用的跨语言协议。

rest 协议为满足 JAX-RS 2.0 标准规范,在开发过程中引入了 @Path,@POST,@GET 等注解,习惯于编写传统 rpc 接口的人可能不太习惯 rest 风格的 rpc 接口。一方面这样会影响开发体验,另一方面,独树一帜的接口风格使得它与其他协议不太兼容,旧接口的共生和迁移都无法实现。如果没有遗留系统,rest 协议无疑是跨语言方案最简易的实现,绝大多数语言支持 rest 协议。

和 rest 协议类似,json-rpc 的实现也是文本序列化&http 协议。dubbox 在 restful 接口上已经做出了尝试,但是 rest 架构和 dubbo 原有的 rpc 架构是有区别的,rest 架构需要对资源(Resources)进行定义, 需要用到 http 协议的基本操作 GET、POST、PUT、DELETE。在我们看来,restful 更合适互联网系统之间的调用,而 rpc 更适合一个系统内的调用。使用 json-rpc 协议使得旧接口得以兼顾,开发习惯仍旧保留,同时获得了跨语言的能力。

千米网在早期实践中采用了 json-rpc 作为 dubbo 的跨语言协议实现,并开源了基于 json-rpc 协议下的 python 客户端 dubbo-client-py 和 node 客户端 dubbo-node-client,使用 python 和 nodejs 的小伙伴可以借助于它们直接调用 dubbo-provider-java 提供的 rpc 服务。系统中大多数 java 服务之间的互相调用还是以 dubbo 协议为主,考虑到新旧协议的适配,在不影响原有服务的基础上,我们配置了双协议。

<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
<dubbo:protocol name="jsonrpc" port="8080" />

dubbo 协议主要支持 java 间的相互调用,适配老接口;json-rpc 协议主要支持异构语言的调用。

定制协议的跨语言支持

微服务框架所谓的协议(protocol)可以简单理解为:报文格式和序列化方案。服务治理框架一般都提供了众多的协议配置项供使用者选择,除去上述两种通用协议,还存在一些定制化的协议,如 dubbo 框架的默认协议:dubbo 协议以及 motan 框架提供的跨语言协议:motan2。

motan2协议的跨语言支持

motan2motan2

motan2 协议被设计用来满足跨语言的需求主要体现在两个细节中—MetaData 和 motan-go。在最初的 motan 协议中,协议报文仅由 Header+Body 组成,这样导致 path,param,group 等存储在 Body 中的数据需要反序列得到,这对异构语言来说是很不友好的,所以在 motan2 中修改了协议的组成;weibo 开源了 motan-gomotan-phpmotan-openresty ,并借助于 motan-go 充当了 agent 这一翻译官的角色,使用 simple 序列化方案来序列化协议报文的 Body 部分(simple 序列化是一种较弱的序列化方案)。

agentagent

仔细揣摩下可以发现这么做和双协议的配置区别并不是大,只不过这里的 agent 是隐式存在的,与主服务共生。明显的区别在于 agent 方案中异构语言并不直接交互。

dubbo协议的跨语言支持

dubbo 协议设计之初只考虑到了常规的 rpc 调用场景,它并不是为跨语言而设计,但跨语言支持从来不是只有支持、不支持两种选择,而是要按难易程度来划分。是的,dubbo 协议的跨语言调用可能并不好做,但并非无法实现。千米网便实现了这一点,nodejs 构建的前端业务是异构语言的主战场,最终实现了 dubbo2.js,打通了 nodejs 和原生 dubbo 协议。作为本文第二部分的核心内容,重点介绍下我们使用 dubbo2.js 干了什么事。

Dubbo协议报文格式

dubbo协议dubbo协议

dubbo协议报文消息头详解:

  • magic:类似java字节码文件里的魔数,用来判断是不是 dubbo 协议的数据包。魔数是常量 0xdabb
  • flag:标志位, 一共8个地址位。低四位用来表示消息体数据用的序列化工具的类型(默认 hessian),高四位中,第一位为 1 表示是 request 请求,第二位为 1 表示双向传输(即有返回 response),第三位为 1 表示是心跳 ping 事件。
  • status:状态位, 设置请求响应状态,dubbo 定义了一些响应的类型。具体类型见com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.Response
  • invoke id:消息 id, long 类型。每一个请求的唯一识别 id(由于采用异步通讯的方式,用来把请求 request 和返回的 response 对应上)
  • body length:消息体 body 长度, int 类型,即记录 Body Content 有多少个字节
  • body content:请求参数,响应参数的抽象序列化之后存储于此。

协议报文最终都会变成字节,使用 tcp 传输,任何语言只要支持网络模块,有类似 Socket 之类的封装,那么通信就不成问题。那,跨语言难在哪儿?以其他语言调用 java 来说,主要有两个难点:

  1. 异构语言如何表示 java 中的数据类型,特别是动态语言,可能不存在严格的数据类型
  2. 序列化方案如何做到跨语言

dubbo2.js解决方案

上面我们分析出了两个难点,dubbo2.js 解决这两个问题的关键依赖于两个类库:js-to-javahessian.js 。js-to-java 使得 nodejs 具备 java 对象的表达能力,而 hessian.js 提供了序列化能力。借助于 nodejs 的 socket ,妇科一套 dubbo 协议的报文格式,最终便实现了 nodejs 对 java-dubbo-provider 的调用。

dubbo2.js快速入门

为了让对 dubbo2.js 感兴趣的读者有一个直观的体验,本节呈现一个快速入门示例,让你体会到使用 dubbo2.js 调用 dubbo 服务是一件多么轻松的事。

  1. 创建 dubbo-java-provider

后端 dubbo 服务使用 java 来提供,这服务大多数的业务场景。首先定义服务接口:

public interface DemoProvider {
String sayHello(String name);
String echo() ;
void test();
UserResponse getUserInfo(UserRequest request);
}

其次,实现服务:

public class DemoProviderImpl implements DemoProvider {
public String sayHello(String name) {
System.out.println("[" + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()) + "] Hello " + name + ", request from consumer: " + RpcContext.getContext().getRemoteAddress());
return "Hello " + name + ", response form provider: " + RpcContext.getContext().getLocalAddress();
}
@Override
public String echo() {
System.out.println("receive....");
return "pang";
}
@Override
public void test() {
System.out.println("test");
}
@Override
public UserResponse getUserInfo(UserRequest request) {
System.out.println(request);
UserResponse response = new UserResponse();
response.setStatus("ok");
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("id", "1");
map.put("name", "test");
response.setInfo(map);
return response;
}
}

暴露服务:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-2.5.xsd
http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">

<!-- 提供方应用信息,用于计算依赖关系 -->
<dubbo:application name="demo-provider"/>

<dubbo:registry protocol="zookeeper" address="localhost:2181"/>

<!-- 用dubbo协议在20880端口暴露服务 -->
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880"/>

<!-- 和本地bean一样实现服务 -->
<bean id="demoProvider" class="com.alibaba.dubbo.demo.provider.DemoProviderImpl"/>

<!-- 声明需要暴露的服务接口 -->
<dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoProvider" ref="demoProvider" version="1.0.0"/>

</beans>

我们完成了服务端的所有配置,启动启动类即可在本地注册一个 dubbo 服务。

public class Provider {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[]{"META-INF/spring/dubbo-demo-provider.xml"});
context.start();
System.in.read();
}
}
  1. 实现 nodejs 的 dubbo 客户端

安装 dubbo2.js:

npm install dubbo2.js --save

配置 dubboConfig.ts:

import { Dubbo, java, TDubboCallResult } from 'dubbo2.js'

const dubbo = new Dubbo({
application: {name: 'demo-provider'},
register: 'localhost:2181',
dubboVersion: '2.0.0',
interfaces: [
'com.alibaba.dubbo.demo.DemoProvider',
],
});

interface IDemoService {
sayHello(name: string): TDubboCallResult<string>;
}

export const demoService = dubbo.proxyService<IDemoService>({
dubboInterface: 'com.alibaba.dubbo.demo.DemoProvider',
version: '1.0.0',
methods: {
sayHello(name: string) {
return [java.String(name)];
},

echo() {},

test() {},

getUserInfo() {
return [
java.combine('com.alibaba.dubbo.demo.UserRequest', {
id: 1,
name: 'nodejs',
email: 'node@qianmi.com',
}),
];
},
},
});

使用 typescript 可以带来更好的开发体验。

编写调用类 main.ts:

import {demoService} from './dubboConfig'

demoService.sayHello('kirito').then(({res,err})=>{
console.log(res)
});
  1. 执行调用

Debug 模式启动 nodejs 客户端:

DEBUG=dubbo* ts-node main.ts

查看运行结果:

Hello kirito, response form provider: 172.19.6.151:20880

congratulation!

dubbo2.js特性

  • 支持 zookeeper 注册中心
  • 支持原生 dubbo 协议
  • 支持服务直连
  • 全链路跟踪
  • dubbo 接口自动生成

MORE DETAILS

本文中的示例代码,提供在此处,https://github.com/lexburner/Dubbojs-Learning 。如果你对 dubbo 协议不慎了解,想要理解它的工作原理,项目中提供了一个子 moudle — java-socket-consumer,使用面向过程的思路实现了 java-socket-consumer,完成了原生 socket 发送 dubbo 协议报文,完成方法调用,并获取响应的全流程。

666. 彩蛋

如果你对 RPC 并发感兴趣,欢迎加入我的知识一起交流。

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文章目录
  1. 1. 微服务跨语言调用
  2. 2. 通用协议的跨语言支持
  3. 3. 定制协议的跨语言支持
    1. 3.1. motan2协议的跨语言支持
  4. 4. dubbo协议的跨语言支持
    1. 4.1. Dubbo协议报文格式
    2. 4.2. dubbo2.js解决方案
    3. 4.3. dubbo2.js快速入门
  5. 5. dubbo2.js特性
  6. 6. MORE DETAILS
  7. 7. 666. 彩蛋