分布式系统理论

什么是分布式系统？

分布式是若干独立计算机的集合，这些计算机对于用户来说就像单个相关系统。

分布式系统是由一组通过网络进行通信、为了完成共同的任务而协调工作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器，处理更多的数据。

首先需要明确的是，只有当单个节点的处理能力无法满足日益增长的计算、存储任务的时候，且硬件的提升（加内存、加磁盘、使用更好的 CPU）高昂到得不偿失的时候，应用程序也不能进一步优化的时候，我们才需要考虑分布式系统。因为，分布式系统要解决的问题本身就是和单机系统一样的，而由于分布式系统多节点、通过网络通信的拓扑结构，会引入很多单机系统没有的问题，为了解决这些问题又会引入更多的机制、协议，带来更多的问题。

Dubbo 文档

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的垂直应用架构已无法应对，分布式服务架构以及流动计算架构势在必行，急需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

在 Dubbo 的官网文档有这样一张图

单一应用架构

当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是关键。

适用于小型网站，小型管理系统，将所有功能都部署到一个功能里，简单易用。

缺点：

1、性能扩展比较难

2、协同开发问题

3、不利于升级维护

垂直应用架构

当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。此时，用于加速前端页面开发的 Web 框架(MVC)是关键。

通过切分业务来实现各个模块独立部署，降低了维护和部署的难度，团队各司其职更易管理，性能扩展也更方便，更有针对性。

缺点：公用模块无法重复利用，开发性的浪费

分布式服务架构

当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的**分布式服务框架(RPC)**是关键。

流式计算架构

当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)[Service Oriented Architecture]是关键。

RPC

什么是 RPC？

RPC【Remote Procedure Call】是指远程过程调用，是一种进程间通信方式，他是一种技术的思想，而不是规范。它允许程序调用另一个地址空间（通常是共享网络的另一台机器上）的过程或函数，而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。即程序员无论是调用本地的还是远程的函数，本质上编写的调用代码基本相同。

也就是说两台服务器 A，B，一个应用部署在 A 服务器上，想要调用 B 服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。为什么要用 RPC 呢？就是无法在一个进程内，甚至一个计算机内通过本地调用的方式完成的需求，比如不同的系统间的通讯，甚至不同的组织间的通讯，由于计算能力需要横向扩展，需要在多台机器组成的集群上部署应用。RPC 就是要像调用本地的函数一样去调远程函数。

推荐阅读文章：https://www.jianshu.com/p/2accc2840a1b

RPC 基本原理

步骤解析：

RPC 的两个核心模块：通讯、序列化！

测试环境搭建

Dubbo

Apache Dubbo|ˈdʌbəʊ|是一款高性能、轻量级的开源 Java RPC 框架，它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。

dubbo 官网 http://dubbo.apache.org/zh-cn/index.html

1.了解 Dubbo 的特性

2.查看官方文档

dubbo 基本概念

服务提供者（Provider）：暴露服务的服务提供方，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（Consumer）：调用远程服务的服务消费方，服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务，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。

注册中心（Registry）：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

监控中心（Monitor）：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

调用关系说明

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。

Dubbo 环境搭建

安装 Zookeeper 注册中心
1. 点击下载zookeeper，直接解压
2. 运行/bin/zkServer.cmd，初次运行会报错，没有zoo.cfg配置文件
3. 修改 zoo.cfg 配置文件
  
  将 conf 文件夹下面的 zoo_sample.cfg 复制一份改名为 zoo.cfg 即可。

安装 Dubbo-admin

dubbo 本身并不是一个服务软件。它其实就是一个 jar 包，能够帮你的 java 程序连接到 zookeeper，并利用 zookeeper 消费、提供服务。

但是为了让用户更好的管理监控众多的 dubbo 服务，官方提供了一个可视化的监控程序 dubbo-admin，不过这个监控即使不装也不影响使用。

1、下载 dubbo-admin

地址：点击下载

2、解压进入目录

修改 dubbo-admin\src\main\resources \application.properties 指定 zookeeper 地址

server.port=7001
spring.velocity.cache=false
spring.velocity.charset=UTF-8
spring.velocity.layout-url=/templates/default.vm
spring.messages.fallback-to-system-locale=false
spring.messages.basename=i18n/message
spring.root.password=root
spring.guest.password=guest

dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181

3、在项目目录下打包 dubbo-admin

1	mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

4、执行 dubbo-admin\target 下的 dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar

1	java -jar dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar

==【注意：zookeeper 的服务一定要打开！】==

执行成功，访问localhost:7001/，需要输入用户名/密码，默认是root/root

登录成功，查看界面

安装完成！

SpringBoot + Dubbo + Zookeeper

1、框架搭建

启动 zookeeper ！
IDEA 创建一个空项目
创建一个模块，实现服务提供者：provider-server ，选择 web 依赖即可

项目创建完毕，我们写一个服务，比如卖票的服务

编写接口

package com.kuang.provider.service;

public interface TicketService {
   public String getTicket();
}

编写实现类

package com.kuang.provider.service;

public class TicketServiceImpl implements TicketService {
   @Override
   public String getTicket() {
       return "这是一张来自服务提供者的票";
  }
}

创建一个模块，实现服务消费者：consumer-server，选择 web 依赖即可
项目创建完毕，我们写一个服务，比如用户买票的服务

编写 service
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package com.kuang.consumer.service;

public class UserService {
//我们需要去拿去注册中心的服务
}
需求：用户想调用服务提供者的买票服务，应该怎么做？

2、服务提供者

将服务提供者注册到注册中心，我们需要整合 Dubbo 和 zookeeper，所以需要导包

首先，导入 springboot 与 dubbo 的整合包

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.dubbo/dubbo-spring-boot-starter -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.8</version>
</dependency>

zookeeper 客户端的包我们去 maven 的仓库下载

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>

【新版的坑】zookeeper 及其依赖包，解决日志冲突，还需要剔除日志依赖；

<!-- 引入zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.14</version>
    <!--排除这个slf4j-log4j12-->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

在 springboot 配置文件中配置 dubbo 相关属性！

#当前应用名字
dubbo.application.name=provider-server
#注册中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
#扫描指定包下的服务
dubbo.scan.base-packages=com.luojunjie.service

在 service 的实现类中配置服务注解，发布服务

package com.luojunjie.service;

import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboService;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author IRVING
 * @create 2021-04-13 15:11
 */
@Component //放在spring容器中
@DubboService //将服务注册到dubbo
public class TicketServiceImpl implements TicketService {

    public String getTicket() {
        return "我是一张票！！";
    }
}

逻辑理解：应用启动起来，dubbo 就会扫描指定的包下带有@component 注解的服务，将它发布在指定的注册中心中！

3、服务消费者

导入依赖，和服务提供者的依赖一样

<!-- 导入依赖dubbo+zookeeper -->

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.dubbo/dubbo-spring-boot-starter -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.8</version>
</dependency>


<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.sgroschupf/zkclient -->
<dependency>
    <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.1</version>
</dependency>

<!-- 引入zookeeper -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.14</version>
    <!--排除这个slf4j-log4j12-->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

配置参数

#当前应用名字
dubbo.application.name=consumer-server
#注册中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181

本来正常步骤是需要将服务提供者的接口打包，然后用 pom 文件导入，我们这里使用简单的方式，直接将服务的接口拿过来，路径必须保证正确，即和服务提供者相同；

完善消费者的服务类

package com.luojunjie.service;

import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboReference;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * @author IRVING
 * @create 2021-04-13 15:12
 */
@Service
public class UserService {

    @DubboReference  //远程引用指定的服务，他会按照全类名进行匹配，看谁给注册中心注册了这个全类名
    private TicketService ticketService;

    //想拿到票
    public void bugTicket(){
        System.out.println("在注册中心中拿到=>"+ticketService.getTicket());
    }
}

测试！

package com.luojunjie;

import com.luojunjie.service.UserService;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class ConsumerServerApplicationTests {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    void contextLoads() {
        userService.bugTicket();
    }

}