SpringBoot 分布式系統簡單了解

SpringBoot 分布式系統簡單了解

SpringBoot 框架的使用基本是了解的差不多了，馬上就進入微服務的階段了，在此之前必須要了解什么是分布式系統，

1. 分布式系統簡介

分布式系統（distributed system）是建立在網路之上的軟體系統，在《分布式系統原理與范型》書中有分布式系統的定義：“分布式系統是若干獨立計算機的集合，這些計算機對于用戶來說就像單個相關系統”，

分布式系統是由一組通過網路進行通信、為了完成共同的任務而協調作業的計算機節點組成的系統，分布式系統的出現是為了用廉價的、普通的機器完成單個計算機無法完成的計算、存盤任務，其目的是利用更多的機器，處理更多的資料，

但是，只有當單個節點的處理能力無法滿足日益增長的計算、存盤任務的時候，且硬體的提升（加記憶體、加磁盤、使用更好的CPU）高昂到得不償失的時候，應用程式也不能進一步優化的時候，才需要考慮分布式系統，因為，分布式系統要解決的問題本身就是和單機系統一樣的，而由于分布式系統多節點、通過網路通信的拓撲結構，會引入很多單機系統沒有的問題，雖然分布式系統有潛在的問題，但其優點遠大于缺點，而且這些缺點也正得到克服，因此，分布式系統仍是人們研究、開發和應用的方向，

1.1 Web應用發展程序

從 Dubbo 應用架構演進圖看 Web 應用的發展程序

1. 單一應用架構：當網站訪問量很小時，將所有的功能都部署在一個應用中，可以減少開發和部署的成本，此時，用于簡化增刪改查作業量的資料訪問框架（ORM）是關鍵，這種方式也有很多的缺點：協同開發較難、性能擴展較難、不利于升級維護，
2. 垂直應用架構：當網站訪問量逐漸增大，單一應用部署的缺點逐漸暴露，此時將應用分解為幾個應用，以提高效率，此時，用于加速前端頁面開發的 Web 框架（MVC）是關鍵，這種方式的缺點為：公用模塊無法重復利用造成開發的浪費，
3. 分布式服務架構：當垂直應用越來越多，應用之間的互動不可避免，此時將核心業務抽取出來，作為獨立的服務，逐漸形成穩定的服務中心，以使應用能更快速地回應多變的市場需求，此時，用于提高業務復用及整合的**分布式服務框架（RPC）**是關鍵，
4. 流動計算架構：當服務越來越多時，容量的評估，小服務資源的浪費等問題逐漸顯現，此時需增加一個調度中心基于訪問壓力實時管理集群容量，提高集群利用率，此時，用于提高機器利用率的資源調度和治理中心（SOA，Service Oriented Architecture）是關鍵，

1.2 什么是RPC

RPC（Remote Procedure Call），即遠程程序呼叫，是一種行程間的通信方式，它是一種技術的思想，而不是規范，**RPC 的目的是使程式呼叫另一個地址空間（即不在同一塊記憶體上，通常是共享網路的另一臺機器上）的程序或函式，而不用程式員顯式編碼這個遠程呼叫的細節，**即程式員無論是呼叫本地的還是遠程的函式，本質上撰寫的呼叫代碼基本相同，

舉個例子：現在有兩臺服務器 A 和 B，其中一個應用部署在 A 上，而 A 的某個業務需要呼叫 B 上的應用提供的方法，由于兩個應用不在同一個地址空間，所以不能直接呼叫，需要通過網路進行呼叫和傳遞資料，而此時 RPC 的作用就是讓這個呼叫程序像呼叫本地的方法一樣，而不用編碼其中的具體細節，RPC 的核心是通訊和序列化，

詳細解釋什么是 RPC

https://www.jianshu.com/p/2accc2840a1b

2. 分布式環境搭建

2.1 Dubbo簡介

Apache Dubbo 是一款高性能、輕量級的開源 Java RPC 框架，它具有三大核心功能：面向介面的遠程方法呼叫、智能容錯和負載均衡、服務自動注冊和發現，

Dubbo 架構圖中包含了 Dubbo 的基本概念

1. 服務提供者（Provider）：暴露服務的服務提供方，服務提供者在啟動時，向注冊中心注冊自己提供的服務；
2. 服務消費者（Consumer）：呼叫遠程服務的服務消費方，服務消費者在啟動時，向注冊中心訂閱自己所需的服務，服務消費者從提供者地址串列中，基于軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫，如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫；
3. 注冊中心（Registry）：注冊中心回傳服務提供者地址串列給消費者，如果有變更，注冊中心將基于長連接推送變更資料給消費者；
4. 監控中心（Monitor）：服務消費者和提供者，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘發送一次統計資料到監控中心，

其中的呼叫關系流程為

1. 服務容器負責啟動（0. start），加載，運行服務提供者；
2. 服務提供者在啟動時，向注冊中心注冊（1. register）自己提供的服務；
3. 服務消費者在啟動時，向注冊中心訂閱（2. subscribe）自己所需的服務，
4. 注冊中心回傳（3. notify）服務提供者地址串列給消費者，如果有變更，注冊中心將基于長連接推送變更資料給消費者；
5. 服務消費者，從提供者地址串列中，基于軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫（4. invoke），如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫；
6. 服務消費者和提供者，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘發送（5. count）一次統計資料到監控中心，

了解基本概念和呼叫流程后，可以發現注冊中心在分布式服務中扮演了一個中間商的角色，操辦起了一整套的分布式服務，因此要使用分布式環境，需要從注冊中心開始，Dubbo 官方檔案推薦我們使用 ZooKeeper 注冊中心，

2.2 ZooKeeper安裝

ZooKeeper 是一個分布式的，開放原始碼的分布式應用程式協調服務，它是一個為分布式應用提供一致性服務的軟體，提供的功能包括：配置維護、域名服務、分布式同步、組服務等，

ZooKeeper 的目標就是封裝好復雜易出錯的關鍵服務，將簡單易用的介面和性能高效、功能穩定的系統提供給用戶，

1. 在 Windows 中安裝 ZooKeeper，可以直接在 https://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.7.0/ 下載 ZooKeeper 的已編譯版本（帶 bin 的），直接解壓即可 ；

2. 啟動 /bin/zkServer.cmd 以開啟服務，但初次啟動缺少 zoo.cfg 組態檔，所以沒有效果；編輯zkServer.cmd 在最后添加 pause 命令，在啟動的時候就可以查看具體資訊了；

3. 將 conf 檔案夾下的 zoo_sample.cfg 復制一份，命名為 zoo.cfg 就得到了 ZooKeeper 的組態檔，其中的 dataDir=/tmp/zookeeper 表示臨時資料的存盤路徑，clientPort=2181 表示 ZooKeeper 的埠號；

4. 此時打開先打開服務端 zkServer.cmd，沒有閃退表明開啟成功，再開啟客戶端 zkCli.cmd，其中出現 [zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] 表明連接成功；

5. 使用 ls / 命令展示出所有節點：

   [zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
   [zookeeper]
   

6. 使用 create –e /qiyuan 723 命令創建一個節點，名字為 qiyuan，值為 723：

   [zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create -e /qiyuan 723
   Created /qiyuan
   [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls /
   [qiyuan, zookeeper]
   

7. 使用 get /qiyuan 命令查看節點的資訊：

   [zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /qiyuan
   723
   

8. 簡單的 ZooKeeper 安裝及測驗就先完成了！

2.3 Dubbo-Admin安裝

Dubbo 本身并不是一個服務軟體而是一個 jar 包，能夠使 Java 程式連接到 ZooKeeper，并利用 ZooKeeper進行消費或提供服務，

為了讓用戶更好地管理 Dubbo 中的服務，官方提供了可視化的監控程式 Dubbo-Admin，現在也進行安裝，

1. 在 https://github.com/apache/dubbo-admin/tree/master 中下載壓縮包并直接解壓；

2. 在 dubbo-admin-master\dubbo-admin-server\src\main\resources 目錄下的 application.properties 檔案中可以設定 zookeeper 的埠等（明顯的 SpringBoot 專案）；

3. 使用 mvn clean package -Dmaven.test.skip=true 命令在專案目錄下進行打包，打包完成后，在 dubbo-admin-master\dubbo-admin-server\target 目錄下可以找到 dubbo-admin-server-0.3.0 的 jar 包

4. 在 jar 包目錄中使用 java -jar dubbo-admin-server-0.3.0.jar 命令直接運行 jar 包；

   已知問題：若 ZooKeeper 版本為 3.5 以上，則服務端默認使用的埠為 8080，而 Dubbo-Admin 也要使用 8080 埠，所以需要在 zoo.cfg 中添加 admin.serverPort=``8888 以修改埠，

5. 開啟 Dubbo-Admin 服務后，在 ZooKeeper 服務端打開的情況下訪問 localhost:8080 即可進入管理頁面，默認用戶名和密碼都是 root，

這樣 Dubbo-Admin 監控服務就安裝完成了！

3. 總結

從這節開始，就進入分布式服務階段了，本節也只是進行了一些基礎知識的了解和測驗環境的搭建，還有很多內容需要學習😵，

新年快樂，