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Dubbo-Spring-Cloud-重塑微服务治理

jiezi

原文链接：Dubbo Spring Cloud 重塑微服务治理，来自于微信公众号：次灵均阁

摘要

在 Java 微服务生态中，Spring Cloud1 成为了开发人员的首选技术栈，然而随着实践的深入和运用规模的扩大，大家逐渐意识到 Spring Cloud 的局限性。在服务治理方面，相较于 Dubbo2 而言，Spring Cloud 并不成熟。遗憾的是，Dubbo 往往被部分开发者片面地视作服务治理的 PRC 框架，而非微服务基础设施。即使是那些有意将 Spring Cloud 迁移至 Dubbo 的小伙伴，当面对其中迁移和改造的成本时，难免望而却步。庆幸的是，Dubbo 生态体系已发生巨大变化，Dubbo Spring Cloud 作为 Spring Cloud Alibaba3 的最核心组件，完全地拥抱 Spring Cloud 技术栈，不但无缝地整合 Spring Cloud 注册中心，包括 Nacos4、Eureka5、Zookeeper6 以及 Consul7，而且完全地兼容 Spring Cloud Open Feign8 以及 @LoadBalanced RestTemplate，本文将讨论 Dubbo Spring Cloud 对 Spring Cloud 技术栈所带来的革命性变化。

注：由于 Spring Cloud 技术栈涵盖的特性众多，因此本文讨论的范围仅限于服务治理部分。

简介

Dubbo Spring Cloud 基于 Dubbo Spring Boot 2.7.19 和 Spring Cloud 2.x 开发，无论开发人员是 Dubbo 用户还是 Spring Cloud 用户，都能轻松地驾驭，并以接近“零”成本的代价使应用向上迁移。Dubbo Spring Cloud 致力于简化 Cloud Native 开发成本，提高研发效能以及提升应用性能等目的。

2019 年 4 月 19 日，Dubbo Spring Cloud 首个 Preview Release，随同 Spring Cloud Alibaba 0.2.2.RELEASE 和 0.9.0.RELEASE 一同发布10，分别对应 Spring Cloud Finchley11 与 Greenwich12 (下文分别简称为“F”版 和“G”版)。

版本支持

由于 Spring 官方宣布 Spring Cloud Edgware(下文简称为“E”版) 将在 2019 年 8 月 1 号后停止维护 13，因此，目前 Dubbo Spring Cloud 发布版本并未对“E”版提供支持，仅为“F”版 和“G”版开发，同时也建议和鼓励 Spring Cloud 用户更新至“F”版 或“G”版。

同时，Dubbo Spring Cloud 基于 Apache Dubbo Spring Boot 2.7.1 开发（最低 Java 版本为 1.8），提供完整的 Dubbo 注解驱动、外部化配置以及 Production-Ready 的特性，详情请参考：https://github.com/apache/inc…

以下表格将说明 Dubbo Spring Cloud 版本关系映射关系：

Spring Cloud Spring Cloud Alibaba Spring Boot Dubbo Spring Boot
Finchley 0.2.2.RELEASE 2.0.x 2.7.1
Greenwich 0.9.0.RELEASE 2.1.x 2.7.1
Edgware 0.1.2.RELEASE 1.5.x Dubo Spring Cloud 不支持该版本

功能特性

由于 Dubbo Spring Cloud 构建在原生的 Spring Cloud 之上，其服务治理方面的能力可认为是 Spring Cloud Plus，不仅完全覆盖 Spring Cloud 原生特性13，而且提供更为稳定和成熟的实现，特性比对如下表所示：

功能组件 Spring Cloud Dubbo Spring Cloud
分布式配置（Distributed configuration） Git、Zookeeper、Consul、JDBC Spring Cloud 分布式配置 + Dubbo 配置中心14
服务注册与发现（Service registration and discovery） Eureka、Zookeeper、Consul Spring Cloud 原生注册中心15 + Dubbo 原生注册中心16
负载均衡（Load balancing） Ribbon（随机、轮询等算法） Dubbo 内建实现（随机、轮询等算法 + 权重等特性）
服务熔断（Circuit Breakers） Spring Cloud Hystrix Spring Cloud Hystrix + Alibaba Sentinel17 等
服务调用（Service-to-service calls） Open Feign、RestTemplate Spring Cloud 服务调用 + Dubbo @Reference
链路跟踪（Tracing） Spring Cloud Sleuth18 + Zipkin19 Zipkin、opentracing 等

高亮特性

1. Dubbo 使用 Spring Cloud 服务注册与发现

Dubbo Spring Cloud 基于 Spring Cloud Commons 抽象实现 Dubbo 服务注册与发现，应用只需增添外部化配置属性“dubbo.registry.address = spring-cloud://localhost”，就能轻松地桥接到所有原生 Spring Cloud 注册中心，包括：

  • Nacos
  • Eureka
  • Zookeeper
  • Consul

Dubbo Spring Cloud 将在下个版本支持 Spring Cloud 注册中心与 Dubbo 注册中心并存，提供双注册机制，实现无缝迁移。

2. Dubbo 作为 Spring Cloud 服务调用

默认情况，Spring Cloud Open Feign 以及 @LoadBalanced RestTemplate 作为 Spring Cloud 的两种服务调用方式。Dubbo Spring Cloud 为其提供了第三种选择，即 Dubbo 服务将作为 Spring Cloud 服务调用的同等公民出现，应用可通过 Apache Dubbo 注解 @Service和 @Reference 暴露和引用 Dubbo 服务，实现服务间多种协议的通讯。同时，也可以利用 Dubbo 泛化接口轻松实现服务网关。

3. Dubbo 服务自省

Dubbo Spring Cloud 引入了全新的服务治理特性 – 服务自省（Service Introspection），其设计目的在于最大化减轻注册中心负载，去 Dubbo 注册元信息中心化。假设一个 Spring Cloud 应用引入 Dubbo Spring Boot Starter，并暴露 N 个 Dubbo 服务，以 Dubbo Nacos 注册中心 为例，当前应用将注册 N+1 个 Nacos 应用，除 Spring Cloud 应用本身之前，其余 N 个应用均来自于 Dubbo 服务，当 N 越大时，注册中心负载越重。因此，Dubbo Spring Cloud 应用对注册中心的负载相当于传统 Dubbo 的 N 分之一，在不增加基础设施投入的前提下，理论上，使其集群规模扩大 N 倍。当然，未来的 Dubbo 也将提供服务自省的能力。

4. Dubbo 迁移 Spring Cloud 服务调用

尽管 Dubbo Spring Cloud 完全地保留了原生 Spring Cloud 服务调用特性，不过 Dubbo 服务治理的能力是 Spring Cloud Open Feign 所不及的，如高性能、高可用以及负载均衡稳定性等方面。因此，建议开发人员将 Spring Cloud Open Feign 或者 @LoadBalanced RestTemplate 迁移为 Dubbo 服务。考虑到迁移过程并非一蹴而就，因此，Dubbo Spring Cloud 提供了方案，即 @DubboTransported 注解。该注解能够帮助服务消费端的 Spring Cloud Open Feign 接口以及 @LoadBalanced RestTemplate Bean 底层走 Dubbo 调用（可切换 Dubbo 支持的协议），而服务提供方则只需在原有 @RestController 类上追加 Dubbo @Servce 注解（需要抽取接口）即可，换言之，在不调整 Feign 接口以及 RestTemplate URL 的前提下，实现无缝迁移。如果迁移时间充分的话，建议使用 Dubbo 服务重构系统中的原生 Spring Cloud 服务的定义。

简单示例

开发 Dubbo Spring Cloud 应用的方法与传统 Dubbo 或 Spring Cloud 应用类似，按照以下步骤就能完整地实现 Dubbo 服务提供方和消费方的应用，完整的示例代码请访问一下资源：

  • Dubbo 服务提供方应用 – https://github.com/spring-clo…
  • Dubbo 服务消费方应用 – https://github.com/spring-clo…

定义 Dubbo 服务接口

Dubbo 服务接口是服务提供方与消费方的远程通讯契约，通常由普通的 Java 接口（interface）来声明，如 EchoService 接口：

public interface EchoService {String echo(String message);
}

为了确保契约的一致性，推荐的做法是将 Dubbo 服务接口打包在第二方或者第三方的 artifact（jar）中，如以上接口就存放在 artifact spring-cloud-dubbo-sample-api 之中。

对于服务提供方而言，不仅通过依赖 artifact 的形式引入 Dubbo 服务接口，而且需要将其实现。对应的服务消费端，同样地需要依赖该 artifact，并以接口调用的方式执行远程方法。接下来进一步讨论怎样实现 Dubbo 服务提供方和消费方。

实现 Dubbo 服务提供方

初始化 spring-cloud-dubbo-server-sample Maven 工程

首先，创建 artifactId 名为 spring-cloud-dubbo-server-sample 的 Maven 工程，并在其 pom.xml 文件中增添
Dubbo Spring Cloud 必要的依赖：

<dependencies>
    <!-- Sample API -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId>
        <version>${project.version}</version>
    </dependency>

    <!-- Spring Boot dependencies -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-actuator</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Dubbo Spring Cloud Starter -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

以上依赖 artifact 说明如下：

  • spring-cloud-dubbo-sample-api : 提供 EchoService 接口的 artifact
  • spring-boot-actuator : Spring Boot Production-Ready artifact，间接引入 spring-boot artifact
  • spring-cloud-starter-dubbo : Dubbo Spring Cloud Starter artifact，间接引入 dubbo-spring-boot-starter 等 artifact
  • spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery : Nacos Spring Cloud 服务注册与发现 artifact

值得注意的是，以上 artifact 未指定版本(version)，因此，还需显示地声明 <dependencyManagement> :

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <!-- Spring Cloud Alibaba dependencies -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>0.9.0.RELEASE</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

以上完整的 Maven 依赖配置，请参考 spring-cloud-dubbo-server-sample pom.xml 文件

完成以上步骤之后，下一步则是实现 Dubbo 服务

实现 Dubbo 服务

EchoService 作为暴露的 Dubbo 服务接口，服务提供方 spring-cloud-dubbo-server-sample 需要将其实现：

@org.apache.dubbo.config.annotation.Service
class EchoServiceImpl implements EchoService {

    @Override
    public String echo(String message) {return "[echo] Hello," + message;
    }
}

其中，@org.apache.dubbo.config.annotation.Service 是 Dubbo 服务注解，仅声明该 Java 服务（本地）实现为 Dubbo 服务。
因此，下一步需要将其配置 Dubbo 服务（远程）。

配置 Dubbo 服务提供方

在暴露 Dubbo 服务方面，推荐开发人员外部化配置的方式，即指定 Java 服务实现类的扫描基准包。

Dubbo Spring Cloud 继承了 Dubbo Spring Boot 的外部化配置特性，也可以通过标注 @DubboComponentScan 来实现基准包扫描。

同时，Dubbo 远程服务需要暴露网络端口，并设定通讯协议，完整的 YAML 配置如下所示：

dubbo:
  scan:
    # dubbo 服务扫描基准包
    base-packages: org.springframework.cloud.alibaba.dubbo.bootstrap
  protocol:
    # dubbo 协议
    name: dubbo
    # dubbo 协议端口（-1 表示自增端口，从 20880 开始）port: -1
  registry:
    # 挂载到 Spring Cloud 注册中心
    address: spring-cloud://localhost
    
spring:
  application:
    # Dubbo 应用名称
    name: spring-cloud-alibaba-dubbo-server
  main:
    # Spring Boot 2.1 需要设定
    allow-bean-definition-overriding: true
  cloud:
    nacos:
      # Nacos 服务发现与注册配置
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848

以上 YAML 内容，上半部分为 Dubbo 的配置：

  • dubbo.scan.base-packages : 指定 Dubbo 服务实现类的扫描基准包
  • dubbo.protocol : Dubbo 服务暴露的协议配置，其中子属性 name 为协议名称，port 为协议端口（-1 表示自增端口，从 20880 开始）
  • dubbo.registry : Dubbo 服务注册中心配置，其中子属性 address 的值 “spring-cloud://localhost”，说明挂载到 Spring Cloud 注册中心

当前 Dubbo Spring Cloud 实现必须配置 dubbo.registry.address = spring-cloud://localhost，下一个版本将其配置变为可选
（参考 issue #592），
并且支持传统 Dubbo 协议的支持（参考 issue #588）

下半部分则是 Spring Cloud 相关配置：

  • spring.application.name : Spring 应用名称，用于 Spring Cloud 服务注册和发现。

该值在 Dubbo Spring Cloud 加持下被视作 dubbo.application.name，因此，无需再显示地配置 dubbo.application.name

  • spring.main.allow-bean-definition-overriding : 在 Spring Boot 2.1 以及更高的版本增加该设定，

因为 Spring Boot 默认调整了 Bean 定义覆盖行为。（推荐一个好的 Dubbo 讨论 issue #3193）

  • spring.cloud.nacos.discovery : Nacos 服务发现与注册配置，其中子属性 server-addr 指定 Nacos 服务器主机和端口

以上完整的 YAML 配置文件，请参考 spring-cloud-dubbo-server-sample bootstrap.yaml 文件

完成以上步骤后，还需编写一个 Dubbo Spring Cloud 引导类。

引导 Dubbo Spring Cloud 服务提供方应用

Dubbo Spring Cloud 引导类与普通 Spring Cloud 应用并无差别，如下所示：

@EnableDiscoveryClient
@EnableAutoConfiguration
public class DubboSpringCloudServerBootstrap {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DubboSpringCloudServerBootstrap.class);
    }
}

在引导 DubboSpringCloudServerBootstrap 之前，请提前启动 Nacos 服务器。
当 DubboSpringCloudServerBootstrap 启动后，将应用 spring-cloud-dubbo-server-sample 将出现在 Nacos 控制台界面。

当 Dubbo 服务提供方启动后，下一步实现一个 Dubbo 服务消费方。

实现 Dubbo 服务消费方

由于 Java 服务就 EchoService、服务提供方应用 spring-cloud-dubbo-server-sample 以及 Nacos 服务器均已准备完毕。Dubbo 服务消费方
只需初始化服务消费方 Maven 工程 spring-cloud-dubbo-client-sample 以及消费 Dubbo 服务。

初始化 spring-cloud-dubbo-client-sample Maven 工程

与服务提供方 Maven 工程类，需添加相关 Maven 依赖：

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <!-- Spring Cloud Alibaba dependencies -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>0.9.0.RELEASE</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependencies>
    <!-- Sample API -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dubbo-sample-api</artifactId>
        <version>${project.version}</version>
    </dependency>

    <!-- Spring Boot dependencies -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-actuator</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Dubbo Spring Cloud Starter -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-dubbo</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Cloud Nacos Service Discovery -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

与应用 spring-cloud-dubbo-server-sample 不同的是，当前应用依赖 spring-boot-starter-web，表明它属于 Web Servlet 应用。

以上完整的 Maven 依赖配置，请参考 spring-cloud-dubbo-client-sample pom.xml 文件

配置 Dubbo 服务消费方

Dubbo 服务消费方配置与服务提供方类似，当前应用 spring-cloud-dubbo-client-sample 属于纯服务消费方，因此，所需的外部化配置更精简：

dubbo:
  registry:
    # 挂载到 Spring Cloud 注册中心
    address: spring-cloud://localhost
  cloud:
    subscribed-services: spring-cloud-alibaba-dubbo-server
    
spring:
  application:
    # Dubbo 应用名称
    name: spring-cloud-alibaba-dubbo-client
  main:
    # Spring Boot 2.1 需要设定
    allow-bean-definition-overriding: true
  cloud:
    nacos:
      # Nacos 服务发现与注册配置
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848

对比应用 spring-cloud-dubbo-server-sample，除应用名称 spring.application.name 存在差异外，spring-cloud-dubbo-client-sample
新增了属性 dubbo.cloud.subscribed-services 的设置。并且该值为服务提供方应用 “spring-cloud-dubbo-server-sample”。

  • dubbo.cloud.subscribed-services : 用于服务消费方订阅服务提供方的应用名称的列表，若需订阅多应用，使用 “,” 分割。

不推荐使用默认值为 “*”，它将订阅所有应用。

当应用使用属性 dubbo.cloud.subscribed-services 默认值时，日志中将会输出一行警告：

Current application will subscribe all services(size:x) in registry, a lot of memory and CPU cycles may be used,
thus it’s strongly recommend you using the externalized property ‘dubbo.cloud.subscribed-services’ to specify the services

由于当前应用属于 Web 应用，它会默认地使用 8080 作为 Web 服务端口，如果需要自定义，可通过属性 server.port 调整。

以上完整的 YAML 配置文件，请参考 spring-cloud-dubbo-client-sample bootstrap.yaml 文件

引导 Dubbo Spring Cloud 服务消费方应用

为了减少实现步骤，以下引导类将 Dubbo 服务消费以及引导功能合二为一：

@EnableDiscoveryClient
@EnableAutoConfiguration
@RestController
public class DubboSpringCloudClientBootstrap {

    @Reference
    private EchoService echoService;

    @GetMapping("/echo")
    public String echo(String message) {return echoService.echo(message);
    }

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

不仅如此，DubboSpringCloudClientBootstrap 也作为 REST Endpoint，通过暴露 /echo Web 服务，消费 Dubbo EchoService 服务。因此，
可通过 curl 命令执行 HTTP GET 方法：

$ curl http://127.0.0.1:8080/echo?message=%E5%B0%8F%E9%A9%AC%E5%93%A5%EF%BC%88mercyblitz%EF%BC%89

HTTP 响应为：

[echo] Hello, 小马哥（mercyblitz）

以上结果说明应用 spring-cloud-dubbo-client-sample 通过消费 Dubbo 服务，返回服务提供方 spring-cloud-dubbo-server-sample 运算后的内容。

高阶示例

如果您需要进一步了解 Dubbo Spring Cloud 使用细节，可参考官方 Samples：https://github.com/spring-clo…

其子模块说明如下：

  • spring-cloud-dubbo-sample-api：API 模块，存放 Dubbo 服务接口和模型定义
  • spring-cloud-dubbo-provider-web-sample：Dubbo Spring Cloud 服务提供方示例（Web 应用）
  • spring-cloud-dubbo-provider-sample：Dubbo Spring Cloud 服务提供方示例（非 Web 应用）
  • spring-cloud-dubbo-consumer-sample：Dubbo Spring Cloud 服务消费方示例
  • spring-cloud-dubbo-servlet-gateway-sample：Dubbo Spring Cloud Servlet 网关简易实现示例

问题反馈

如果您在使用 Dubbo Spring Cloud 的过程中遇到任何问题，请内容反馈至 https://github.com/spring-clo…

进阶阅读

关于更多的 Dubbo Spring Cloud 特性以及设计细节，请关注

  • Spring Cloud Alibaba wiki – https://github.com/spring-clo…
  • Dubbo 的博客：http://dubbo.apache.org/zh-cn…

下篇预告

接下的文章将会介绍 Dubbo Spring Cloud 高阶示例的运用和实现，敬请关注小马哥微信公众号：次灵均阁

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  1. Spring Cloud provides tools for developers to quickly build some of the common patterns in distributed systems (e.g. configuration management, service discovery, circuit breakers, intelligent routing, micro-proxy, control bus, one-time tokens, global locks, leadership election, distributed sessions, cluster state). – https://spring.io/projects/sp… ↩
  2. Apache Dubbo (incubating) |ˈdʌbəʊ| is a high-performance, light weight, java based RPC framework. – https://dubbo.apache.org ↩
  3. Spring Cloud Alibaba provides a one-stop solution for distributed application development. – https://github.com/spring-clo… ↩
  4. Nacos is an easy-to-use dynamic service discovery, configuration and service management platform for building cloud native applications – https://nacos.io/ ↩
  5. Eureka is a REST (Representational State Transfer) based service that is primarily used in the AWS cloud for locating services for the purpose of load balancing and failover of middle-tier servers. – https://github.com/Netflix/eu… ↩
  6. ZooKeeper is a centralized service for maintaining configuration information, naming, providing distributed synchronization, and providing group services. – https://zookeeper.apache.org ↩
  7. Consul is a distributed service mesh to connect, secure, and configure services across any runtime platform and public or private cloud – https://www.consul.io/ ↩
  8. Spring Cloud Open Feign – https://github.com/spring-clo… ↩
  9. 从 2.7.0 开始，Dubbo Spring Boot 与 Dubbo 在版本上保持一致 ↩
  10. Preview releases of Spring Cloud Alibaba are available: 0.9.0, 0.2.2, and 0.1.2 – https://spring.io/blog/2019/0…
  11. 目前最新的 Spring Cloud“F”版的版本为：Finchley.SR2 – https://cloud.spring.io/sprin…
  12. 当前 Spring Cloud“G”版为 Greenwich.RELEASE ↩
  13. Spring Cloud 特性列表 – https://cloud.spring.io/sprin…
  14. Dubbo 2.7 开始支持配置中心，可自定义适配 – http://dubbo.apache.org/zh-cn…
  15. Spring Cloud 原生注册中心，除 Eureka、Zookeeper、Consul 之外，还包括 Spring Cloud Alibaba 中的 Nacos ↩
  16. Dubbo 原生注册中心 – http://dubbo.apache.org/zh-cn…
  17. Alibaba Sentinel：Sentinel 以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性 – https://github.com/alibaba/Se…
  18. Spring Cloud Sleuth – https://spring.io/projects/sp…
  19. Zipkin – https://github.com/apache/inc…
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