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服务化改造实践（一）：Dubbo + ZooKeeper

 5 years ago
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“没有最好的技术，只有最合适的技术。”我想这句话也同样适用于微服务领域， 没有最好的服务框架，只有最适合自己的服务改造 。在 Dubbo 的未来规划中，除了保持自身技术上的领先性，关注性能、大流量、大规模集群领域的挑战外，围绕 Dubbo 核心来发展生态，将 Dubbo 打造成一个服务化改造的整体方案也是重点之一。 从本期开始，我们将推出“服务化改造”系列文章，通过在一些外围系统和服务化基础组件上的开发实践，分享Dubbo 生态下的服务化改造收获和总结。 

» 8月26日，Aliware Open Source 将首次在成都举办 Apache Dubbo 的meetup活动，Dubbo 、Sentinel和 Nacos 的小哥哥和小姐姐都会在现场进行技术分享，欢迎成都的朋友报名参加我们的活动喔，公众号后台发送“ 成都meetup ”，获取报名链接。

一、改造背景

在现代的分布式应用中，往往会出现节点和节点之间的协调问题，其中就包括了： 选主，集群管理，分布式锁，分布式配置管理，统一命名服务，状态同步 等诉求。Apache ZooKeeper，正如它的名字所暗示的那样，动物园管理员，就是为了解决这些诉求的一个分布式 协调 服务框架。

为了保证系统的高可用，ZooKeeper本身也可以部署成集群模式，称之为ZooKeeper Ensemble。ZooKeeper集群中始终确保其中的一台为leader的角色，并通过ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast Protocol） [1] 协议确保所有节点上的信息的一致。客户端可以访问集群中的任何一台进行读写操作，而不用担心数据出现不一致的现象。

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O'Reilly的ebook-Zookeeper-Distributed Process Coordination

Zookeeper中的数据存储方式与传统的UNIX文件系统相似，节点按照树状结构来组织，其中，节点被称之为znodes（ZooKeeper数据节点）

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O'Reilly的ebook-Zookeeper-Distributed Process Coordination

二、基本用法

可以通过直接下载的方式 [2] 安装并运行ZooKeeper，在Mac上也可以通过Homebrew [3] brew install zookeeper 来安装，考虑到通用性，本文采用docker的方式来运行ZooKeeper。如果没有安装docker，请先准备好docker环境 [4] 。

1、启动  ZooKeeper

执行命令将  ZooKeeper，运行在docker容器中 

docker run --rm --name zookeeper -p 2181:2181 zookeeper

2、进入 Zookeeper 容器

docker exec -it zookeeper bash

在 bin 目录下有启动  ZooKeeper  的命令  zkServer 以及管理控制台 zkCli 

bash-4.4# ls -l bintotal 36
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe       232 Mar 27 04:32 README.txt
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1937 Mar 27 04:32 zkCleanup.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1056 Mar 27 04:32 zkCli.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1534 Mar 27 04:32 zkCli.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1759 Mar 27 04:32 zkEnv.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      2696 Mar 27 04:32 zkEnv.sh
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      1089 Mar 27 04:32 zkServer.cmd
-rwxr-xr-x    1 zookeepe zookeepe      6773 Mar 27 04:32 zkServer.sh

3、通过zkCli进入Zookeeper管理界面

由于是通过Docker启动， ZooKeeper  进程已经启动，并通过2181端口对外提供服务。 

bash-4.4# psPID   USER     TIME  COMMAND
    1 zookeepe  0:02 /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre/bin/java -Dzookeeper.log.dir=. -Dzookeeper.root
   32 root      0:00 bash
   42 root      0:00 ps

因此可以直接通过zkCli来访问  ZooKeeper  的控制台来进行管理。 

bash-4.4# bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181Connecting to 127.0.0.1:2181...
WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0] helpZooKeeper -server host:port cmd args	stat path [watch]
	set path data [version]
	ls path [watch]
	delquota [-n|-b] path
	ls2 path [watch]
	setAcl path acl
	setquota -n|-b val path	history
	redo cmdno
	printwatches on|off
	delete path [version]
	sync path
	listquota path
	rmr path
	get path [watch]
	create [-s] [-e] path data acl
	addauth scheme auth
	quit
	getAcl path
	close
	connect host:port

4.zkCli上的一些基本操作

创建   /hello-zone 节点： 

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] create /hello-zone 'world'Created /hello-zone

列出  / 下的子节点，确认 hello-zone 被创建： 

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] create /hello-zone 'world'Created /hello-zone

列出 /hello-zone 的子节点，确认为空： 

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 21] ls /hello-zone[]

获取存储在 /hello-zone 节点上的数据： 

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 22] get /hello-zone
world

三、在 Dubbo 中使用ZooKeeper

Dubbo使用  ZooKeeper  用于服务的注册发现和配置管理，在 ZooKeeper 中数据的组织由下图所示：

IjUBneN.jpg!web

首先，所有Dubbo相关的数据都组织在 /duboo 的根节点下。

二级目录是服务名，如  com.foo.BarService 。

三级目录有两个子节点，分别 providers 和 consumers ， 表示该服务的提供者和消费者。

四级目录记录了与该服务相关的每一个应用实例的URL信息，在 providers 下的表示该服务的所有提供者，而在 consumers 下的表示该服务的所有消费者。举例说明， com.foo.BarService 的服务提供者在启动时将自己的URL信息注册到 /dubbo/com.foo.BarService/providers 下;同样的，服务消费者将自己的信息注册到相应的 consumers 下，同时，服务消费者会订阅其所对应的 providers 节点，以便能够感知到服务提供方地址列表的变化。

四、准备示例代码

本文代码可以在以下链接中找到。

https://github.com/dubbo/dubbo-samples/tree/master/dubbo-samples-zookeeper

1、接口定义

一个定义简单的 GreetingService 接口，只有里面一个简单的方法 sayHello 向调用者问好。 

public interface GreetingService {
    String sayHello(String name);}

2、服务端：服务实现

实现 GreetingService 接口，并通过 @Service 来标注其为Dubbo的一个服务。 

@Servicepublic class AnnotatedGreetingService implements GreetingService {
    public String sayHello(String name) {
        return "hello, " + name;
    }}

3、服务端：组装

定义 ProviderConfiguration 来组装Dubbo服务。

@Configuration@EnableDubbo(scanBasePackages = "com.alibaba.dubbo.samples.impl")@PropertySource("classpath:/spring/dubbo-provider.properties")static class ProviderConfiguration {}

dubbo-provider.properties是在Spring应用中外置配置的方式，内容如下：

dubbo.application.name=demo-provider
dubbo.registry.address=zookeeper://$DOCKER_HOST:2181
dubbo.protocol.name=dubbo
dubbo.protocol.port=20880

由于 ZooKeeper 运行在Docker容器中，需要注意的是：

  • 本文假定Dubbo应用运行在宿主机上，也就是Docker容器外，需要将 ZooKeeper 的地址替换成环境变量${DOCKER_HOST}所指定的IP地址，相关信息请查阅Docker官方文档；

  • 如果Dubbo应用也是Docker化的应用，只需要用 ZooKeeper 的容器名，在本文中容器名是 ZooKeeper ；

  • 当然，如果不用容器方式启动 ZooKeeper ，只需要简单的将这里的$ DOCKER_HOST换成localhost即可。

4、服务端：启动服务

在 main 方法中通过启动一个Spring Context来对外提供Dubbo服务。 

public class ProviderBootstrap {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ProviderConfiguration.class);
        context.start();
        System.in.read();
    }}

服务启动端的的 main 方法，将会看到下面的输出，代表服务端启动成功，并在注册中心（ ZooKeeper Registry）注册上了 GreetingService 这个服务 ： 

[03/08/18 10:50:33:033 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Register: dubbo://192.168.99.1:20880/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?anyhost=true&application=demo-provider&dubbo=2.6.2&generic=false&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=12938&side=provider&timestamp=1533264631849, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1

通过 ZooKeeper 管理终端观察服务提供方的注册信息： 

$ docker exec -it zookeeper bash
bash-4.4# bin/zkCli.sh -server localhost:218
Connecting to localhost:2181
...
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
...
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /dubbo/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService/providers
[dubbo%3A%2F%2F192.168.99.1%3A20880%2Fcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%3Fanyhost%3Dtrue%26application%3Ddemo-provider%26dubbo%3D2.6.2%26generic%3Dfalse%26interface%3Dcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%26methods%3DsayHello%26pid%3D12938%26side%3Dprovider%26timestamp%3D1533264631849]

可以看到刚刚启动的Dubbo的服务在 providers 节点下注册了自己的URL地址：dubbo：//192.168.99.1：20880 /com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService？anyhost = true＆application = demo-provider＆dubbo =2.6 0.2＆通用=假接口=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService＆方法= sayHello的＆PID = 12938＆侧=提供商时间戳=1533264631849

5、客户端：引用服务

通过 @Reference 来在客户端声明服务的引用，运行时将会通过该引用发起全程调用，而服务的目标地址将会从 ZooKeeper 的 provider 节点下查询。 

@Component("annotatedConsumer")public class GreetingServiceConsumer {
    @Reference
    private GreetingService greetingService;
    
    public String doSayHello(String name) {
        return greetingService.sayHello(name);
    }}

6、客户端：组装

定义ConsumerConfiguration来组装Dubbo服务。

@Configuration@EnableDubbo(scanBasePackages = "com.alibaba.dubbo.samples.action")@PropertySource("classpath:/spring/dubbo-consumer.properties")@ComponentScan(value = {"com.alibaba.dubbo.samples.action"})static class ConsumerConfiguration {}

dubbo-consumer.properties是在Spring应用中外置配置的方式，内容如下：

dubbo.application.name=demo-consumer
dubbo.registry.address=zookeeper://$DOCKER_HOST:2181
dubbo.consumer.timeout=3000

与服务端：组装相同，需要根据自己的运行环境来修改dubbo.registry.address中定义的$ DOCKER_HOST。请参阅步骤3的说明部分。

7、客户端：发起远程调用

运行 main 向已经启动的服务提供方发起一次远程调用。Dubbo会先向 ZooKeeper 订阅服务地址，然后从返回的地址列表中选取一个，向对端发起调用： 

public class ConsumerBootstrap {
    public static void main(String[] args) {public class ConsumerBootstrap {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ConsumerConfiguration.class);
        context.start();
        GreetingServiceConsumer greetingServiceConsumer = context.getBean(GreetingServiceConsumer.class);
        String hello = greetingServiceConsumer.doSayHello("zookeeper");
        System.out.println("result: " + hello);
        System.in.read();
    }

}

运行结果如下：

[03/08/18 01:42:31:031 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Register: consumer://192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?application=demo-consumer&category=consumers✓=false&default.timeout=3000&dubbo=2.6.2&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=82406&side=consumer&timestamp=1533274951195, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1 #1[03/08/18 01:42:31:031 CST] main  INFO zookeeper.ZookeeperRegistry:  [DUBBO] Subscribe: consumer://192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService?application=demo-consumer&category=providers,configurators,routers&default.timeout=3000&dubbo=2.6.2&interface=com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService&methods=sayHello&pid=82406&side=consumer&timestamp=1533274951195, dubbo version: 2.6.2, current host: 192.168.99.1 #2...
result: hello, zookeeper

#说明：

a. 注册：消费者：//192.168.99.1/...& category= consumers ＆：消费者向 ZooKeeper 注册自己的信息，并放在 consumers 节点下

b. 订阅：消费者：//192.168.99.1/...& 类别=提供商，配置器，路由器：消费者同时向动物园管理员订阅了 providers 、 configurators 、 routers 节点，其中 configurations   与多宝配置相关， routers 与路由规则相关，值得注意的英文 providers 节点的订阅，当有新的服务提供方加入后，由于订阅的关系，新的地址列表会推送给订阅方，服务的消费者也因此动态感知到了地址列表的变化。

通过 ZooKeeper 管理终端观察服务提供方的注册信息： 

$ docker exec -it zookeeper bash
bash-4.4# bin/zkCli.sh -server localhost:218
Connecting to localhost:2181
...
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
...
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] ls /dubbo/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService/consumers
[consumer%3A%2F%2F192.168.99.1%2Fcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%3Fapplication%3Ddemo-consumer%26category%3Dconsumers%26check%3Dfalse%26default.timeout%3D3000%26dubbo%3D2.6.2%26interface%3Dcom.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService%26methods%3DsayHello%26pid%3D82406%26side%3Dconsumer%26timestamp%3D1533274951195]

可以看到Dubbo的服务消费者在 consumers 节点下注册了自己的URL地址：consumer：//192.168.99.1/com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService？application= demo-consumer＆category= provider，configurators，routers＆default。超时= 3000＆达博= 2.6.2＆接口= com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService＆方法=sayHello的＆PID =82406＆侧=消费者的时间戳=1533274951195

五、总结

本文侧重介绍了如何在Dubbo应用中使用Zookeeper做为注册中心，当然，本文也提到了Zookeeper在Dubbo的应用场景下还承担了配置中心和服务治理的职责。本文中的Zookeeper是单节点，Standalone的模式，在生产环境中为了高可用的诉求，往往会组件Zookeeper集群，也就是Zookeeper ensemble模式。

通过本文的学习，读者可以掌握到：

  • ZooKeeper 的基本概念和基本用法

  • ZooKeeper 在Dubbo应用中的作用

  • 通过实战了解 ZooKeeper 与Dubbo的交互

  • Dubbo在 ZooKeeper 中服务注册，消费信息的存储方式

当然，自从阿里巴巴开源  Nacos  后， Dubbo生态中又多了一项动态服务发现的选项， Nacos +  Dubbo的组合正进一步释放  Dubbo  在云原生及ServiceMesh时代中，在大规模微服务治理、流量治理、服务集成与服务共享等服务平台能力建设上的威力。详情请见文末 “今日推文”。

参考链接：

[1] https://www.ixiacom.com/company/blog/apache-zab-zookeeper-atomic-broadcast-protocol

[2] https://www.apache.org/dyn/closer.cgi/zookeeper/

[3] https: //brew.sh

[4] https://www.docker.com/community-edition

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» 阿里巴巴发布 Nacos v0.1.0版本，回顾自研 10 年路

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