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分布式 Dubbo + Zookeeper

写作时间：2026-07-08

分布式 Dubbo + Zookeeper

Dubbo基本介绍

什么是分布式系统？

在《分布式系统原理与范型》一书中有如下定义：“分布式系统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。

分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。

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。。。

初识dubbo

一、什么是dubbo？ Dubbo是阿里巴巴开源的基于 Java 的高性能 RPC（一种远程调用） 分布式服务框架（SOA），致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案，其实就是一种远程服务调用的分布式框架

二、为什么要用dubbo 在互联网的发展，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，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进，所以就出现了dubbo

单一应用框架：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。

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

垂直应用框架：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。

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。

流动计算架构：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)是关键。

RPC基本介绍

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；

RPC基本原理

什么是RPC

RPC（Remote Procedure Call Protocol）远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。简言之，RPC使得程序能够像访问本地系统资源一样，去访问远端系统资源。比较关键的一些方面包括：通讯协议、序列化、资源（接口）描述、服务框架、性能、语言支持等。

简单的说，RPC就是从一台机器(客户端)上通过参数传递的方式调用另一台机器(服务器)上的一个函数或方法(可以统称为服务)并得到返回的结果。

三、PRC架构组件

一个基本的RPC架构里面应该至少包含以下4个组件：

1、客户端（Client）:

服务调用方（服务消费者）

2、客户端存根（Client Stub）:

存放服务端地址信息，将客户端的请求参数数据信息打包成网络消息，再通过网络传输发送给服务端

3、服务端存根（Server Stub）:

接收客户端发送过来的请求消息并进行解包，然后再调用本地服务进行处理

4、服务端（Server）:

服务的真正提供者

具体调用过程：

**1、**服务消费者（client客户端）通过调用本地服务的方式调用需要消费的服务；

**2、**客户端存根（client stub）接收到调用请求后负责将方法、入参等信息序列化（组装）成能够进行网络传输的消息体；

**3、**客户端存根（client stub）找到远程的服务地址，并且将消息通过网络发送给服务端；

**4、**服务端存根（server stub）收到消息后进行解码（反序列化操作）；

**5、**服务端存根（server stub）根据解码结果调用本地的服务进行相关处理；

**6、**本地服务执行具体业务逻辑并将处理结果返回给服务端存根（server stub）；

**7、**服务端存根（server stub）将返回结果重新打包成消息（序列化）并通过网络发送至消费方；

**8、**客户端存根（client stub）接收到消息，并进行解码（反序列化）；

**9、**服务消费方得到最终结果；

而RPC框架的实现目标则是将上面的第2-10步完好地封装起来，也就是把调用、编码/解码的过程给封装起来，让用户感觉上像调用本地服务一样的调用远程服务。

四、RPC和SOA、SOAP、REST的区别

1、REST

可以看着是HTTP协议的一种直接应用，默认基于JSON作为传输格式,使用简单,学习成本低效率高,但是安全性较低。

2、SOAP

SOAP是一种数据交换协议规范,是一种轻量的、简单的、基于XML的协议的规范。而SOAP可以看着是一个重量级的协议，基于XML、SOAP在安全方面是通过使用XML-Security和XML-Signature两个规范组成了WS-Security来实现安全控制的,当前已经得到了各个厂商的支持 。

3、SOA

面向服务架构，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。服务层是SOA的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。

SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。SOA可以看作是B/S模型、XML（标准通用标记语言的子集）/Web Service技术之后的自然延伸。

4、REST 和 SOAP、RPC 有何区别呢？

没什么太大区别，他们的本质都是提供可支持分布式的基础服务，最大的区别在于他们各自的的特点所带来的不同应用场景 。

五、RPC框架需要解决的问题？

**1、**如何确定客户端和服务端之间的通信协议？

**2、**如何更高效地进行网络通信？

**3、**服务端提供的服务如何暴露给客户端？

**4、**客户端如何发现这些暴露的服务？

**5、**如何更高效地对请求对象和响应结果进行序列化和反序列化操作？

六、RPC的实现基础？

**1、**需要有非常高效的网络通信，比如一般选择Netty作为网络通信框架；

**2、**需要有比较高效的序列化框架，比如谷歌的Protobuf序列化框架；

**3、**可靠的寻址方式（主要是提供服务的发现），比如可以使用Zookeeper来注册服务等等；

**4、**如果是带会话（状态）的RPC调用，还需要有会话和状态保持的功能；

七、RPC使用了哪些关键技术？

1、动态代理

生成Client Stub（客户端存根）和Server Stub（服务端存根）的时候需要用到Java动态代理技术，可以使用JDK提供的原生的动态代理机制，也可以使用开源的：CGLib代理，Javassist字节码生成技术。

2、序列化和反序列化

在网络中，所有的数据都将会被转化为字节进行传送，所以为了能够使参数对象在网络中进行传输，需要对这些参数进行序列化和反序列化操作。

序列化：把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化，也就是编码的过程。

反序列化：把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化，也就是解码的过程。

目前比较高效的开源序列化框架：如Kryo、FastJson和Protobuf等。

3、NIO通信

出于并发性能的考虑，传统的阻塞式 IO 显然不太合适，因此我们需要异步的 IO，即 NIO。Java 提供了 NIO 的解决方案，Java 7 也提供了更优秀的 NIO.2 支持。可以选择Netty或者MINA来解决NIO数据传输的问题。

4、服务注册中心

可选：Redis、Zookeeper、Consul 、Etcd。一般使用ZooKeeper提供服务注册与发现功能，解决单点故障以及分布式部署的问题(注册中心)。

八、主流RPC框架有哪些

1、RMI

利用java.rmi包实现，基于Java远程方法协议(Java Remote Method Protocol) 和java的原生序列化。

2、Hessian

是一个轻量级的remoting onhttp工具，使用简单的方法提供了RMI的功能。基于HTTP协议，采用二进制编解码。

3、protobuf-rpc-pro

是一个Java类库，提供了基于 Google 的 Protocol Buffers 协议的远程方法调用的框架。基于 Netty 底层的 NIO 技术。支持 TCP 重用/ keep-alive、SSL加密、RPC 调用取消操作、嵌入式日志等功能。

4、Thrift

是一种可伸缩的跨语言服务的软件框架。它拥有功能强大的代码生成引擎，无缝地支持C + +，C#，Java，Python和PHP和Ruby。thrift允许你定义一个描述文件，描述数据类型和服务接口。依据该文件，编译器方便地生成RPC客户端和服务器通信代码。整编：微信公众号，搜云库技术团队，ID：souyunku

最初由facebook开发用做系统内个语言之间的RPC通信，2007年由facebook贡献到apache基金 ，现在是apache下的opensource之一 。支持多种语言之间的RPC方式的通信：php语言client可以构造一个对象，调用相应的服务方法来调用java语言的服务，跨越语言的C/S RPC调用。底层通讯基于SOCKET。

5、Avro

出自Hadoop之父Doug Cutting, 在Thrift已经相当流行的情况下推出Avro的目标不仅是提供一套类似Thrift的通讯中间件,更是要建立一个新的，标准性的云计算的数据交换和存储的Protocol。支持HTTP，TCP两种协议。

6、Dubbo

Dubbo是 阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，可以和 Spring框架无缝集成。

九、RPC的实现原理架构图

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。

比如说，A服务器想调用B服务器上的一个方法：

User getUserByName(String userName)

1、建立通信

首先要解决通讯的问题：即A机器想要调用B机器，首先得建立起通信连接。

主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。

通常这个连接可以是按需连接（需要调用的时候就先建立连接，调用结束后就立马断掉），也可以是长连接（客户端和服务器建立起连接之后保持长期持有，不管此时有无数据包的发送，可以配合心跳检测机制定期检测建立的连接是否存活有效），多个远程过程调用共享同一个连接。

2、服务寻址

要解决寻址的问题，也就是说，A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么。

通常情况下我们需要提供B机器（主机名或IP地址）以及特定的端口，然后指定调用的方法或者函数的名称以及入参出参等信息，这样才能完成服务的一个调用。

可靠的寻址方式（主要是提供服务的发现）是RPC的实现基石，比如可以采用Redis或者Zookeeper来注册服务等等。

  1. 1、从服务提供者的角度看：

**2.1.1、**当服务提供者启动的时候，需要将自己提供的服务注册到指定的注册中心，以便服务消费者能够通过服务注册中心进行查找；

**2.1.2、**当服务提供者由于各种原因致使提供的服务停止时，需要向注册中心注销停止的服务；

**2.1.3、**服务的提供者需要定期向服务注册中心发送心跳检测，服务注册中心如果一段时间未收到来自服务提供者的心跳后，认为该服务提供者已经停止服务，则将该服务从注册中心上去掉

  1. 2、从调用者的角度看：

**2.2.1、**服务的调用者启动的时候根据自己订阅的服务向服务注册中心查找服务提供者的地址等信息；

**2.2.2、**当服务调用者消费的服务上线或者下线的时候，注册中心会告知该服务的调用者；

**2.2.3、**服务调用者下线的时候，则取消订阅。

3、网络传输

  1. 1、序列化

当A机器上的应用发起一个RPC调用时，调用方法和其入参等信息需要通过底层的网络协议如TCP传输到B机器，由于网络协议是基于二进制的，所有我们传输的参数数据都需要先进行序列化（Serialize）或者编组（marshal）成二进制的形式才能在网络中进行传输。然后通过寻址操作和网络传输将序列化或者编组之后的二进制数据发送给B机器。

  1. 2、反序列化

当B机器接收到A机器的应用发来的请求之后，又需要对接收到的参数等信息进行反序列化操作（序列化的逆操作），即将二进制信息恢复为内存中的表达方式，然后再找到对应的方法（寻址的一部分）进行本地调用（一般是通过生成代理Proxy去调用,通常会有JDK动态代理、CGLIB动态代理、Javassist生成字节码技术等），之后得到调用的返回值。

4、服务调用

B机器进行本地调用（通过代理Proxy和反射调用）之后得到了返回值，此时还需要再把返回值发送回A机器，同样也需要经过序列化操作，然后再经过网络传输将二进制数据发送回A机器，而当A机器接收到这些返回值之后，则再次进行反序列化操作，恢复为内存中的表达方式，最后再交给A机器上的应用进行相关处理，一般是业务逻辑处理操作。

Zookeeper基本介绍

Zookeeper是什么

它是一个分布式服务框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

简单来说zookeeper=文件系统+监听通知机制。

1、 文件系统

Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构：

每个子目录项如 NameService 都被称作为 znode(目录节点)，和文件系统一样，我们能够自由的增加、删除znode，在一个znode下增加、删除子znode，唯一的不同在于znode是可以存储数据的。

有四种类型的znode：

  • PERSISTENT-持久化目录节点

    客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在

  • PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化顺序编号目录节点

    客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

  • EPHEMERAL-临时目录节点

    客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除

  • EPHEMERAL_SEQUENTIAL-临时顺序编号目录节点

    客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

2，监听通知机制

客户端注册监听它关心的目录节点，当目录节点发生变化（数据改变、被删除、子目录节点增加删除）时，zookeeper会通知客户端。

就这么简单，下面我们看看Zookeeper能做点什么呢？

zookeeper功能非常强大，可以实现诸如分布式应用配置管理、统一命名服务、状态同步服务、集群管理等功能，我们这里拿比较简单的分布式应用配置管理为例来说明。

假设我们的程序是分布式部署在多台机器上，如果我们要改变程序的配置文件，需要逐台机器去修改，非常麻烦，现在把这些配置全部放到zookeeper上去，保存在 zookeeper 的某个目录节点中，然后所有相关应用程序对这个目录节点进行监听，一旦配置信息发生变化，每个应用程序就会收到 zookeeper 的通知，然后从 zookeeper 获取新的配置信息应用到系统中

如上，你大致应该了解zookeeper是个什么东西，大概能做些什么了，我们马上来学习下zookeeper的安装及使用，并开发一个小程序来实现zookeeper这个分布式配置管理的功能。

Dubbo主要解决了以下几个问题

  1. 当服务越来越多时，服务 URL 配置管理变得非常困难，F5 硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。
  2. 当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。
  3. 接着，服务的调用量越来越大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务需要多少机器支撑？什么时候该加机器？

所以当垂直应用架构满足不了你的需求，这时候你就可以考虑用 dubbo了

三、dubbo技术架构

节点角色说明

节点 角色说明
Provider 暴露服务的服务提供方
Consumer 调用远程服务的服务消费方
Registry 服务注册与发现的注册中心
Monitor 统计服务的调用次数和调用时间的监控中心
Container 服务运行容器

调用关系

1,服务容器负责启动，加载，运行服务提供者。

2,服务提供者在启动时，向注册中心注册自己提供的服务。

3,服务消费者在启动时，向注册中心订阅自己所需的服务。

4,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。

5,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。

6,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和Zookeeper安装

Dubbo安装

下载dubbo-admin：https://github.com/apache/dubbo-admin/tree/master

解压进入目录

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

#默认配置
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



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

在项目目录下打包dubbo-admin:

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

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

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

【注意：zookeeper的服务一定要打开！】

执行完毕，我们去访问一下 http://localhost:7001/ ， 这时候我们需要输入登录账户和密码，我们都是默认的root-root；

登录成功后，查看界面

Zookeeper安装

下载安装：http://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.4-beta/

  • conf 中将 zoo_sample.cfg 更名为 zoo.cfg

  • bin 中的 zkServer.cmd 末尾的代码中 call %JAVA% --> java

  • 想要查看报错异常，添加 pause 即可

  • 保存后 右击管理员运行 zkServer.cmd 即可启动服务

  • bin 中的 zkCli.cmd 编辑同样按上述方式，将 call %JAVA% 改为 java

  • 点击 运行 zkCli.cmd

服务端显示则成功：

客户端显示则成功：

ls /：列出zookeeper根下保存的所有节点

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 4] ls /
[zookeeper]

create –e /yuan 123：创建一个yuan节点，值为123

get /yuan ：获取/yuan 节点的值

服务注册实战

在服务端和客户端导入依赖

 <!-- dubbo依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
            <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.7.3</version>
        </dependency>
        <!--Zookeeper依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
            <artifactId>zkclient</artifactId>
            <version>0.1</version>
        </dependency>

在服务端和客户端:【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；

  <!--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>

服务端

provider-serverr

TicketService

/**
 * 服务端
 */

public interface TicketService {

    public String getTicket();
}

TicketServiceImpl

package com.providerserver.service;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Service //将服务发布出去 dubbo的
@Component//放在容器中
public class TicketServiceImpl implements TicketService {
    @Override
    public String getTicket() {
        return "Hello 分布式 Dubbo + Zookeeper";
    }
}

application.properties

server.port=8081
#当前应用名字
dubbo.application.name=provider-serverr
#注册中心地址
dubbo.registry.address=zookeeper://127.0.0.1:2181
#扫描指定包下服务
dubbo.scan.base-packages=com.providerserver.service

客户端

package com.consumerserver.service;
import com.providerserver.service.TicketService;//手动导入，添加到依赖即可 或者把服务端的接口复制过来一份
import org.apache.dubbo.config.annotation.Reference;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * 客户端消费者
 */

@Service //注入到容器中
public class UserService {

    @Reference //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
    TicketService ticketService;
    public void bugTicket(){
        ticketService.getTicket();
        System.out.println("在服务中心买到"+ticketService.getTicket());
    }
}

application.properties

server.port=8002
#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

ConsumerServerApplicationTests测试类

package com.consumerserver;
import com.consumerserver.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
    UserService service;

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