本文整理自刘军在 Dubbo 成都 meetup 上分享的《Dubbo 在多语言和协议穿透性方向上的探索》。
本文总体上可分为基础产品简介、Dubbo 对 gRPC (HTTP/2) 和 Protobuf 的支持及示例演示三部分,在简介部分介绍了 Dubbo、HTTP/2、gRPC、Protobuf 的基本概念和特点;第二部分介绍了 Dubbo 为何要支持 gRPC (HTTP/2) 和 Protobuf,以及这种支持为 gRPC 和 Dubbo 开发带来的好处与不同;第三部分通过两个实例分别演示了 Dubbo gRPC 和 Dubbo Protobuf 的使用方式。
从协议层面展开,以下是当前 2.7 版本支持的 Dubbo 协议
众所周知,Dubbo 协议是直接定义在 TCP 传输层协议之上,由于 TCP 高可靠全双工的特点,为 Dubbo 协议的定义提供了最大的灵活性,但同时也正是因为这样的灵活性,RPC 协议普遍都是定制化的私有协议,Dubbo 同样也面临这个问题。在这里我们着重讲一下 Dubbo 在协议通用性方面值得改进的地方,关于协议详细解析请参见官网博客
相比于直接构建与 TPC 传输层的私有 RPC 协议,构建于 HTTP 之上的远程调用解决方案会有更好的通用性,如WebServices 或 REST 架构,使用 HTTP + JSON 可以说是一个事实标准的解决方案。
之所有选择构建在 HTTP 之上,我认为有两个最大的优势:
具体来说,HTTP/1 的优势和限制是:
HTTP/2 保留了 HTTP/1 的所有语义,在保持兼容的同时,在通信模型和传输效率上做了很大的改进。
上面提到了在 HTTP 及 TCP 协议之上构建 RPC 协议各自的优缺点,相比于 Dubbo 构建于 TPC 传输层之上,Google 选择将 gRPC 直接定义在 HTTP/2 协议之上,关于 gRPC 的 基本介绍和 设计愿景 请参考以上两篇文章,我这里仅摘取 设计愿景 中几个能反映 gRPC 设计目的特性来做简单说明。
总的来说,在这样的设计理念指导下,gRPC 最终被设计为一个跨语言、跨平台的、通用的、高性能的、基于 HTTP/2 的 RPC 协议和框架。
Protocol buffers (Protobuf) 是 Google 推出的一个跨平台、语言中立的结构化数据描述和序列化的产品,它定义了一套结构化数据定义的协议,同时也提供了相应的 Compiler 工具,用来将语言中立的描述转化为相应语言的具体描述。
它的一些特性包括:
除了结构化数据描述之外,Protobuf 还支持定义 RPC 服务,它允许我们定义一个 .proto 的服务描述文件,进而利用 Protobuf Compiler 工具生成特定语言和 RPC 框架的接口和 stub。后续将要具体讲到的 gRPC + Protobuf、Dubbo-gRPC + Protobuf 以及 Dubbo + Protobuf 都是通过定制 Compiler 类实现的。
跨语言的服务开发涉及到多个方面,从服务定义、RPC 协议到序列化协议都要做到语言中立,同时还针对每种语言有对应的 SDK 实现。虽然得益于社区的贡献,现在 Dubbo 在多语言 SDK 实现上逐步有了起色,已经提供了包括 Java, Go, PHP, C#, Python, NodeJs, C 等版本的客户端或全量实现版本,但在以上提到的跨语言友好型方面,以上三点还是有很多可改进之处。
gRPC 是 Google 开源的构建在 HTTP/2 之上的一个 PRC 通信协议。Dubbo 依赖其灵活的协议扩展机制,增加了对 gRPC (HTTP/2) 协议的支持。
目前的支持限定在 Dubbo Java 语言版本,后续 Go 语言或其他语言版本将会以类似方式提供支持。下面,通过一个简单的 示例来演示如何在 Dubbo 中使用 gRPC 协议通信。
首先,通过标准的 Protobuf 协议定义服务如下:
在此,我们定义了一个只有一个方法 sayHello 的 Greeter 服务,同时定义了方法的入参和出参,
其中,
pluginArtifact 指定了 Dubbo 定制版本的 Java Protobuf Compiler 插件,通过这个插件来在编译过程中生成 Dubbo 定制版本的 gRPC stub。
由于 protoc-gen-dubbo-java 支持 gRPC 和 Dubbo 两种协议,可生成的 stub 类型,默认值是 gRPC,关于 dubbo 协议的使用可参见 使用 Protobuf 开发 Dubbo 服务。
生成的 Stub 和消息类 如下:
重点关注 GreeterGrpc ,包含了所有 gRPC 标准的 stub 类/方法,同时增加了 Dubbo 特定的接口,之后 Provider 端的服务暴露和 Consumer 端的服务调用都将依赖这个接口。
继承 GreeterGrpc.GreeterImplBase (来自第 2 步),编写业务逻辑,这点和原生 gRPC 是一致的。
以 Spring XML 为例
一、异步调用
再来看一遍 protoc-gen-dubbo-java 生成的接口:
这里为 sayHello 方法生成了三种类型的重载方法,分别用于同步调用、异步调用和流式调用,如果消费端要进行异步调用,直接调用 sayHelloAsync() 即可:
二、高级配置
由于当前实现方式是直接集成了 gRPC-java SDK,因此很多配置还没有和 Dubbo 侧对齐,或者还没有以 Dubbo 的配置形式开放,因此,为了提供最大的灵活性,我们直接把 gRPC-java 的配置接口暴露了出来。
绝大多数场景下,你可能并不会用到以下扩展,因为它们更多的是对 gRPC 协议的拦截或者 HTTP/2 层面的配置。同时使用这些扩展点可能需要对 HTTP/2 或 gRPC 有基本的了解。
扩展点
目前支持的扩展点如下:
GrpcConfigurator 是最通用的扩展点,我们以此为例来说明一下,其基本定义如下:
以下是一个示例扩展实现:
配置为 Dubbo SPI,`resources/META-INF/services 增加配置文件
三、双向流式通信
代码中还提供了一个支持
双向流式通信的示例,同时提供了拦截流式调用的 Interceptor 扩展示例实现。
四、TLS 配置
配置方式和 Dubbo 提供的通用的 TLS 支持一致,具体请参见 Dubbo 官方文档
下面,我们以一个 具体的示例来看一下基于 Protobuf 的 Dubbo 服务开发流程。
通过标准 Protobuf 定义服务
这里定义了一个 DemoService 服务,服务只包含一个 sayHello 方法,同时定义了方法的入参和出参。
注意,这里与 Dubbo 对 gRPC 支持部分的区别在于: dubbo
生成的 Java 类如下:
DemoServiceDubbo 为 Dubbo 定制的 stub
最值得注意的是 IDemoService 接口,它会作为 Dubbo 服务定义基础接口。
从这一步开始,所有开发流程就和直接定义 Java 接口一样了。实现接口定义业务逻辑。
暴露 Dubbo 服务
引用 Dubbo 服务
RPC 协议是实现微服务体系互通的核心组件,通常采用不同的微服务通信框架则意味着绑定某一个特定的协议,如 Spring Cloud 基于 HTTP、gRPC 提供 gRPC over HTTP/2、Thrift Hessian 等都是自定义私有协议。
Dubbo 自身同样提供了私有的 Dubbo 协议,这样你也能基于 Dubbo 协议构建微服务。但除了单一协议之外,和以上所有框架不同的,Dubbo 最大的优势在于它能同时支持多协议的暴露和消费,再配合 Dubbo 多注册订阅的模型,可以让 Dubbo 成为桥接多种不同协议的微服务体系的开发框架,轻松的实现不同微服务体系的互调互通或技术栈迁移。
这篇文章详细讲解了 Dubbo 对 gRPC 协议的支持,再加上 Dubbo 之前已具备的对 REST、Hessian、Thrift 等的支持,使 Dubbo 在协议互调上具备了基础。我们只需要在服务发现模型上也能实现和这些不同体系的打通,就能解决不同技术栈互调和迁移的问题。关于这部分的具体应用场景以及工作模式,我们将在接下来的文章中来具体分析。
作者信息:刘军,Github账号Chickenlj,Apache Dubbo PMC,项目核心维护者,见证了Dubbo从重启开源到Apache毕业的整个流程。现任职阿里巴巴中间件团队,参与服务框架、微服务相关工作,目前主要在推动Dubbo开源的云原生化。
本文作者:刘军
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