Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

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ps: 以下將 ZooKeeper 縮寫為 zk。

一、dubbo zk 數據結構

在 ZooKeeper 基本概念分享一文講道，ZK 內部是一種樹形層次結構，節(jié)點存在多種類型。而 Dubbo 只會創(chuàng)建持久節(jié)點和臨時節(jié)點。

若服務提供者服務接口為 com.service.FooService，將會在 ZK 中創(chuàng)建創(chuàng)建如下路徑 /dubbo/com.service.FooService/providers/providerURL。

服務路徑分為四層，根節(jié)點默認為 dubbo，可以在 dubbo-registry 設置 group 屬性改變該值。

ps: 若無注冊中心隔離需求，不要隨便修改。

第二層節(jié)點為服務節(jié)點全名稱，如 com.service.FooService。

第三層節(jié)點為服務目錄，如 providers。另外還存在其他目錄節(jié)點，分別為 consumers（消費者目錄），configurators（配置目錄），routers（路由目錄）。下面服務訂閱主要針對這一層節(jié)點。

第四個節(jié)點為具體服務節(jié)點，節(jié)點名為具體的 URL 字符串，如 dubbo://2.0.1.13:12345/com.dubbo.example.DemoService?xx=xx ，該節(jié)點默認為臨時節(jié)點。 dubbo ZK 樹形內部結構示例為：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

ZK 內部服務具體示例如下：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

二、RegistryFactory 實現

Dubbo 可以在配置文件中指定使用注冊中心，可以使用 dubbo.registry.protocol 指定具體注冊中心類型，也可以設置 dubbo.registry.address 指定。注冊中心相關實現將會使用 RegistryFactory 工廠類創(chuàng)建。

RegistryFactory 接口源碼如下:

@SPI("dubbo")
public interface RegistryFactory {
    @Adaptive({"protocol"})
    Registry getRegistry(URL url);
}

RegistryFactory 接口方法使用 @Adaptive 注解，這里將會使用 Dubbo SPI 機制，自動生成代碼的一些實現邏輯。這里將會根據 URL 中 protocol 屬性，去調用最終實現子類。

RegistryFactory 實現子類如圖所示：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

AbstractRegistryFactory 將會實現接口的 getRegistry 方法，主要完成加鎖，并調用抽象模板方法 createRegistry 創(chuàng)建具體注冊中心實現類，并將其緩存在內存中。

AbstractRegistryFactory#getRegistry 源碼如下所示：

    public Registry getRegistry(URL url) {
        url = URLBuilder.from(url)
                .setPath(RegistryService.class.getName())
                .addParameter(Constants.INTERFACE_KEY, RegistryService.class.getName())
                .removeParameters(Constants.EXPORT_KEY, Constants.REFER_KEY)
                .build();
        String key = url.toServiceStringWithoutResolving();
        // 加鎖，防止并發(fā)
        LOCK.lock();
        try {
	    // 先從緩存中取
            Registry registry = REGISTRIES.get(key);
            if (registry != null) {
                return registry;
            }
            //使用 Dubbo SPI 進制創(chuàng)建
            registry = createRegistry(url);
            if (registry == null) {
                throw new IllegalStateException("Can not create registry " + url);
            }
	    // 放入緩存
            REGISTRIES.put(key, registry);
            return registry;
        } finally {
            // Release the lock
            LOCK.unlock();
        }
    }

注冊中心實例將會通過具體工廠類創(chuàng)建，這里我們看下 ZookeeperRegistryFactory 源碼：

public class ZookeeperRegistryFactory extends AbstractRegistryFactory {

    private ZookeeperTransporter zookeeperTransporter;

    /**
     * 通過 Dubbo SPI 進制注入
     * @param zookeeperTransporter
     */
    public void setZookeeperTransporter(ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
        this.zookeeperTransporter = zookeeperTransporter;
    }

    @Override
    public Registry createRegistry(URL url) {
        return new ZookeeperRegistry(url, zookeeperTransporter);
    }

}

ps：Dubbo SPI 機制還具有 IOC 特性，這里的ZookeeperTransporter 注入可以參考：Dubbo 擴展點加載

三、zk 模塊源碼解析

講完注冊中心實例創(chuàng)建過程，下面深入 ZookeeperRegistry 實現源碼。

ZookeeperRegistry 繼承 FailbackRegistry抽象類，所以其需要實現其父類抽象模板方法，下面主要了解 doRegister 與 doSubscribe源碼。

3.1 doRegister

服務提供者需要將服務注冊到注冊中心，注冊的目的是為了讓消費者感知到服務的存在，從而發(fā)起遠程調用，另一方面也讓服務治理中心感知新的服務提供者上線。zk 模塊服務注冊代碼比較簡單，直接使用 zk 客戶端在注冊中心創(chuàng)建節(jié)點。

ZookeeperRegistry#doRegister 實現源碼如下：

    public void doRegister(URL url) {
        try {
            zkClient.create(toUrlPath(url), url.getParameter(Constants.DYNAMIC_KEY, true));
        } catch (Throwable e) {
            throw new RpcException("Failed to register " + url + " to zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
        }
    }

zkClient.create 方法需要傳入兩個參數。

void create(String path, boolean ephemeral);

第一個參數為節(jié)點路徑，將會通過 toUrlPath 將 URL 實例轉化成 ZK 中路徑格式，轉化結果如下：

## 轉化前 URL 如下：

dubbo://10.20.82.31:12345/com.dubbo.example.DemoService

## 調用  `toUrlPath`  轉換之后
/dubbo/com.dubbo.example.DemoService/providers/dubbo%3A%2F%2F10.20.82.31%3A12345%2Fcom.dubbo.example.DemoService

第二個參數主要決定 ZK 節(jié)點類型主要取自 URL 實例對象中 dynamic 參數值，若不存在，默認為 true，也就是默認將會創(chuàng)建臨時節(jié)點。

zkClient.create 方法里將會遞歸調用，首先父節(jié)點是否存在，不存在就會創(chuàng)建，直到最后一個節(jié)點跳出遞歸方法。

    public void create(String path, boolean ephemeral) {
	// 創(chuàng)建永久節(jié)點之前需要判斷是否已存在
        if (!ephemeral) {
            if (checkExists(path)) {
                return;
            }
        }
	// 判斷是否存在父節(jié)點
        int i = path.lastIndexOf('/');
        if (i > 0) {
	   // 遞歸創(chuàng)建父節(jié)點
            create(path.substring(0, i), false);
        }
        if (ephemeral) {
	    // 創(chuàng)建臨時節(jié)點
            createEphemeral(path);
        } else {
	   // 創(chuàng)建永久節(jié)點
            createPersistent(path);
        }
    }

最后 createEphemeral 與 createPersistent 實際創(chuàng)建節(jié)點操作將會交給 ZK 客戶端類，這里實現比較簡單，可以自行參考源碼。

ps: dubbo 在 2.6.1 起將 zk 客戶端默認使用 Curator，之前版本使用 zkclient。dubbo 2.7.1 開始去除 zkclient 實現，也就是說只能使用 Curator 。

3.2 為何 dubbo 服務提供者節(jié)點使用 zk 臨時節(jié)點

zk 臨時節(jié)點將會在 zk 客戶端斷開后，自動刪除。dubbo 服務提供者正常下線，其會主動刪除 zk 服務節(jié)點。

如果服務異常宕機，zk 服務節(jié)點就不能正常刪除，這就導致失效的服務一直存在 ZK 上，消費者還會調用該失效節(jié)點，導致消費者報錯。通過 zk 臨時節(jié)點特性，讓 zk 服務端主動刪除失效節(jié)點，從而下線失效服務。

四、doSubscribe: 服務動態(tài)發(fā)現的原理

4.1 訂閱基本原理

服務訂閱通常有 pull 和 push 兩種方式。pull 模式需要客戶端定時向注冊中心拉取配置，而 push 模式采用注冊中心主動推送數據給客戶端。

dubbo zk 注冊中心采用是事件通知與客戶端拉取方式。服務第一次訂閱的時候將會拉取對應目錄下全量數據，然后在訂閱的節(jié)點注冊一個 watcher。一旦目錄節(jié)點下發(fā)生任何數據變化，zk 將會通過 watcher 通知客戶端?？蛻舳私拥酵ㄖ?，將會重新拉取該目錄下全量數據，并重新注冊 watcher。利用這個模式，dubbo 服務就可以就做到服務的動態(tài)發(fā)現。

4.2 源碼解析

講完訂閱的基本原理，接著深入源碼。

doSubscribe 方法需要傳入兩個參數，一個為 URL 實例，另一個為 NotifyListener，變更事件的監(jiān)聽器。方法內部會根據 URL 接口類型分成兩部分邏輯，全量訂閱服務與部分類別訂閱服務。

doSubscribe 方法整體源碼邏輯：

    public void doSubscribe(final URL url, final NotifyListener listener) {
        if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())) {
		// 全量訂閱邏輯
        } else {
		// 部分類別訂閱邏輯
        }
    }

服務治理中心(dubbo-admin)，需要訂閱 service 全量接口，用以感知每個服務的狀態(tài)，所以訂閱之前將會把 service 設置成 *，處理所有service。

服務消費者或服務提供者將會走部分類別訂閱服務，下面我們以消費者視角，深入后續(xù)源碼。

文章剛開頭講道了 zk 目錄節(jié)點存在四種類型，這里將會根據根據 URL 中 category值，決定訂閱節(jié)點路徑。

服務提供者 URL 中 category值默認為 configurators，而消費者 URL 中category值默認為 providers,configurators,routers。如果 category類別值為 *，將會訂閱四種類別路徑，否則將會只訂閱 providers類型的路徑。

toCategoriesPath 源碼如下：

    private String[] toCategoriesPath(URL url) {
        String[] categories;
	// 如果類別為 *，訂閱四種類型的全量數據
        if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY))) {
            categories = new String[]{Constants.PROVIDERS_CATEGORY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
                    Constants.ROUTERS_CATEGORY, Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY};
        } else {
            categories = url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY, new String[]{Constants.DEFAULT_CATEGORY});
        }
	// 返回路徑數組
        String[] paths = new String[categories.length];
        for (int i = 0; i < categories.length; i++) {
            paths[i] = toServicePath(url) + Constants.PATH_SEPARATOR + categories[i];
        }
        return paths;
    }

接著循環(huán)路徑數組，循環(huán)內將會緩存節(jié)點監(jiān)聽器，用以提高性能。

    // 循環(huán)路徑數組
    for (String path : toCategoriesPath(url)) {
        ConcurrentMap<NotifyListener, ChildListener> listeners = zkListeners.get(url);
        // listeners  緩存為空，創(chuàng)建緩存
        if (listeners == null) {
            zkListeners.putIfAbsent(url, new ConcurrentHashMap<>());
            listeners = zkListeners.get(url);
        }
        ChildListener zkListener = listeners.get(listener);
        // zkListener  緩存為空則創(chuàng)建緩存
        if (zkListener == null) {
            listeners.putIfAbsent(listener, (parentPath, currentChilds) -> ZookeeperRegistry.this.notify(url, listener, toUrlsWithEmpty(url, parentPath, currentChilds)));
            zkListener = listeners.get(listener);
        }
        // 創(chuàng)建訂閱節(jié)點
        zkClient.create(path, false);
        // 使用 ZK 客戶端訂閱節(jié)點
        List<String> children = zkClient.addChildListener(path, zkListener);
        if (children != null) {
            // 存儲全量需要通知的 URL
            urls.addAll(toUrlsWithEmpty(url, path, children));
        }
    }
    // 回調 NotifyListener
    notify(url, listener, urls);

最終將會使用 CuratorClient.getChildren().usingWatcher(listener).forPath(path) 在 ZK 節(jié)點注冊 watcher，并獲取目錄節(jié)點下所有子節(jié)點數據。

這里 watcher 使用 Curator 接口 CuratorWatcher，一旦 ZK 節(jié)點發(fā)生會變化，將會回調 CuratorWatcher#process 方法。

CuratorWatcher#process 方法源碼如下：

        public void process(WatchedEvent event) throws Exception {
            if (childListener != null) {
                String path = event.getPath() == null ? "" : event.getPath();
                childListener.childChanged(path,
                       // 重新設置 watcher，并獲取節(jié)點下所有子節(jié)點
                        StringUtils.isNotEmpty(path)
                                ? client.getChildren().usingWatcher(this).forPath(path)
                                : Collections.<String>emptyList());
            }
        }

消費者訂閱時序圖如下：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

4.3 listener 關系圖

訂閱方法中我們碰到了多個 listener類，剛開始理解時候可能有點亂。可以參考下面關系圖理清楚這其中的關系。

listener 關系圖如下：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

回調關系如圖所示：

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

4.4 ZK 模塊訂閱存在問題

ZK 第一次訂閱將會獲得目錄節(jié)點下所有子節(jié)點，后續(xù)任意子節(jié)點變更，將會通過 watcher 進制回調通知?；卣{通知將會再次全量拉取節(jié)點目錄下所有子節(jié)點。這樣全量拉取將會有個局限，當服務節(jié)點較多時將會對網絡造成很大的壓力。

Dubbo 2.7 之后版本引入元數據中心解決該問題，詳情可參考，阿里技術專家詳解 Dubbo 實踐，演進及未來規(guī)劃。

引用文中一種解決方案如下圖:

Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現

到此，關于“Dubbo如何實現服務的動態(tài)發(fā)現”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續(xù)學習更多相關知識，請繼續(xù)關注創(chuàng)新互聯網站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>

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一、dubbo zk 數據結構

二、RegistryFactory 實現

三、zk 模塊源碼解析

3.1 doRegister

3.2 為何 dubbo 服務提供者節(jié)點使用 zk 臨時節(jié)點

四、doSubscribe: 服務動態(tài)發(fā)現的原理

4.1 訂閱基本原理

4.2 源碼解析

4.3 listener 關系圖

4.4 ZK 模塊訂閱存在問題

二、RegistryFactory 實現

三、zk 模塊源碼解析

四、doSubscribe: 服務動態(tài)發(fā)現的原理