作者 | 郭浩（項(xiàng)升） ?阿里巴巴經(jīng)濟(jì)體 RPC 框架負(fù)責(zé)人

**導(dǎo)讀：**本文整理自作者于 2020 年云原生微服務(wù)大會(huì)上的分享《Dubbo3.0 - 開(kāi)啟下一代云原生微服務(wù)》，主要介紹了關(guān)于思考 rpc 框架層面，功能演進(jìn)的方向是什么？以及怎么更好地支持云上的多語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的新思考。

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看到這個(gè)題目，大家可能會(huì)有幾個(gè)問(wèn)題，比如，什么是云原生微服務(wù)？Dubbo3.0 是什么？和目前的 Dubbo2.0 有什么區(qū)別？用了 Dubbo3.0 會(huì)帶來(lái)哪些業(yè)務(wù)視角的好處？后面的分享會(huì)對(duì)這些問(wèn)題逐一解答。

這次分享分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

• Dubbo 的演進(jìn)歷史
• Dubbo 的開(kāi)源現(xiàn)狀
• 定義 Dubbo3.0
• 分享 Dubbo 3.0 目前取得的一些成果

考慮到有些同學(xué)對(duì) Dubbo 可能不太熟悉，在介紹背景之前，我先簡(jiǎn)單介紹一下 Dubbo 是什么。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Dubbo 是基于 Java 的 RPC 框架。一個(gè) RPC 框架至少由數(shù)據(jù)格式、傳輸協(xié)議和連接管理組成，這三點(diǎn)也是構(gòu)成核心。Dubbo 能夠被廣泛應(yīng)用主要有兩個(gè)原因：

• 一方面是較好的插件機(jī)制支撐了多種擴(kuò)展，這些擴(kuò)展在不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景和基礎(chǔ)架構(gòu)中能分別發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)；
• 另一方面不同于普通的 RPC 框架，Dubbo 的服務(wù)治理功能讓其在易用性方面脫穎而出，比如路由規(guī)則能夠支持靈活多樣的運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)路由，可以基于此功能實(shí)現(xiàn)灰度、ABTest、流量回放等功能。

Dubbo 發(fā)展歷程

簡(jiǎn)單介紹完 Dubbo，現(xiàn)在讓我們一起回顧一下 Dubbo 的歷史。

在 2008 年，Dubbo 作為阿里巴巴內(nèi)部 SOA 解決方案橫空出世。業(yè)務(wù)的急速發(fā)展帶來(lái)了強(qiáng)烈的服務(wù)化需求，只用了兩年的時(shí)間 dubbo 就在內(nèi)部大面積落地，日均調(diào)用量超過(guò)了 30 億。經(jīng)過(guò)落地過(guò)程中不斷的打磨，Dubbo 無(wú)論是在性能上還是在擴(kuò)展性方面，都成為了當(dāng)時(shí)遙遙領(lǐng)先的 RPC 框架。為了更好地回饋開(kāi)發(fā)用戶和其他有服務(wù)化需求的公司，在 2011 年 Dubbo 選擇了開(kāi)源，并發(fā)布了 2.0.7 版本作為開(kāi)源的第一個(gè)正式版本。

開(kāi)源后 Dubbo 蓬勃發(fā)展，社區(qū)活躍，獲得了開(kāi)發(fā)者的一致好評(píng)。2017 年 9 月，阿里巴巴宣布重啟 dubbo 的開(kāi)源維護(hù)，重啟開(kāi)源后，解決了積累很久的 pull request 和 Issue ，以及之前一些公司不得不開(kāi)始自己維護(hù) dubbo 的私有分支也逐步合入了主干。同時(shí)，與社區(qū)進(jìn)一步的互動(dòng)，也會(huì)激發(fā) dubbo 團(tuán)隊(duì)對(duì)產(chǎn)品的靈感。

目前 Dubbo 團(tuán)隊(duì)就是阿里巴巴內(nèi)部負(fù)責(zé)服務(wù)框架的團(tuán)隊(duì)，我們?cè)诖罅髁俊⒋笠?guī)模集群、服務(wù)治理領(lǐng)域有著豐富的實(shí)踐，這些經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在有序地回饋給社區(qū)。重啟開(kāi)源后發(fā)布的 2.7.x 版本帶了了很多新的特性，比如 JDK8 支持，完整的異步支持，以及元數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)和抽象。在今年，我們啟動(dòng)了另外一個(gè)新的歷程碑?—— Dubbo3.0，這也會(huì)帶領(lǐng) Dubbo 走向下一個(gè)階段，即云原生微服務(wù)。

Dubbo 開(kāi)源現(xiàn)狀

簡(jiǎn)單介紹完 Dubbo 的歷史，下一步我們來(lái)走進(jìn) Dubbo 的開(kāi)源現(xiàn)狀。

Dubbo 目前有 57 位 committer 和 379 位 contributor 。根據(jù) X-lab 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室最新發(fā)布的《2020 年微服務(wù)領(lǐng)域開(kāi)源數(shù)字化報(bào)告》，Dubbo 的開(kāi)源活躍度全球排名 693，在微服務(wù)框架中排名第五。整個(gè)社區(qū)蓬勃發(fā)展，來(lái)自外部的代碼貢獻(xiàn)量已經(jīng)超過(guò)來(lái)自阿里員工的貢獻(xiàn)量。也正是由于有這么活躍的社區(qū)，Dubbo 目前支持 6 種語(yǔ)言和 30 多個(gè)生態(tài)項(xiàng)目。

數(shù)據(jù)來(lái)源《2020 年微服務(wù)領(lǐng)域開(kāi)源數(shù)字化報(bào)告》，阿里巴巴云原生公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵詞“微服務(wù)報(bào)告”獲取報(bào)告全文。

作為國(guó)內(nèi) RPC 框架的領(lǐng)跑者， Dubbo 也在被 Spring Cloud Sleuth、Zipkin、Envoy、Mosn 等標(biāo)桿項(xiàng)目官方集成。Dubbo-go 子社區(qū)是社區(qū)演進(jìn)的另一個(gè)探索和優(yōu)秀實(shí)踐。Dubbo-go 子社區(qū)由官方引導(dǎo)，完全社區(qū)化運(yùn)作和開(kāi)發(fā)，前不久發(fā)布的 Dubbo-go 1.5 版本在功能上已經(jīng)完全對(duì)齊 Dubbo-java 2.7 版本，后續(xù)的 Dubbo3.0 也會(huì)包含 Dubbo-go 3.0 ，讓我們拭目以待。

從數(shù)據(jù)上看， Dubbo 目前有 33k stars 和 21k forks，分別位于 github java 項(xiàng)目前十和前三，用戶的認(rèn)可帶來(lái)了社區(qū)的活躍，而活躍的社區(qū)則會(huì)以高頻率的版本更新帶來(lái)更多新的、有用的特性來(lái)彰顯其旺盛的活力。目前已經(jīng)登記的 Dubbo 企業(yè)用戶超過(guò)了 200 個(gè)，其中有 30 多個(gè)企業(yè)成為了 Dubbo 的生態(tài)合作伙伴。

有了這些公司的幫助， Dubbo 在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、灰度上線的整個(gè)流程都有了更強(qiáng)有力的保障。讓使用了 Dubbo 的應(yīng)用跑的更快更穩(wěn)定一直是 Dubbo 社區(qū)不變的追求。

從功能上看，Dubbo 3.0 完成后的功能將涵蓋從開(kāi)發(fā)人員直接接觸的 API 層到底層傳輸?shù)耐暾溌贰?/p>

API 層將包括基于 IDL 的完整數(shù)據(jù)交換格式打通，這會(huì)帶來(lái)兩方面的好處：

• 一是統(tǒng)一的 IDL 模型可以生成統(tǒng)一的 client stub 和 server stub，這些 stub 能直接進(jìn)行非反射調(diào)用，會(huì)在性能上有很大的提升；
• 第二點(diǎn)是對(duì)異步和 streaming 的原生支持能夠給用戶更多的選項(xiàng)，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景選擇更方便的用法。

第二層是對(duì)于注冊(cè)中心、元數(shù)據(jù)中心和配置中心的擴(kuò)展。注冊(cè)中心和配置中心基本支持了所有業(yè)界主流的實(shí)現(xiàn)，元數(shù)據(jù)中心是 Dubbo 2.7 新抽象出的組件，負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)的存取。這里的元數(shù)據(jù)包括服務(wù)的調(diào)用配置，如超時(shí)時(shí)間，序列化方式，協(xié)議等，以及對(duì)服務(wù)方法簽名的抽象，方便 Dubbo 實(shí)現(xiàn)跨框架和跨語(yǔ)言調(diào)用。

集群層是 Dubbo 的一個(gè)主要亮點(diǎn)，除了支持各種重試策略外，Dubbo 也提供了各種場(chǎng)景下的負(fù)載均衡器，比如隨機(jī)和權(quán)重。值得一提的是，Dubbo3.0 將帶來(lái) pull-based 的自適應(yīng)負(fù)載均衡，這將顯著提升分布式集群的性能和效率。

再下一層是協(xié)議層，協(xié)議層是 RPC 框架的內(nèi)核部分，一般分為應(yīng)用層協(xié)議和傳輸層協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議 Dubbo3.0 支持 GRPC / Redis / REST 等主流協(xié)議以及 Dubbo 原生的 Dubbo2.0 協(xié)議。傳輸層支持 HTTP / HTTP2 和一些自定義的協(xié)議如 RSOCKET。序列化方面，Dubbo 除了支持 hessian 、Java 外，還支持 protobuf，這對(duì)于性能和跨語(yǔ)言都有著巨大的意義。

看完了 Dubbo 3.0-java 的功能圖，我們?cè)賮?lái)看一下 Dubbo-go 的功能圖。可以看到，從分層到實(shí)現(xiàn)， Dubbo-go 已經(jīng)基本和 JAVA 對(duì)齊，后面的 3.0 版本也會(huì)和 JAVA 齊頭并進(jìn)，共同邁向云原生。

Dubbo3.0-下一代云原生微服務(wù)

介紹完了 Dubbo 的現(xiàn)狀，下面我們進(jìn)入今天的主題：Dubbo3.0 -下一代云原生微服務(wù)。

一個(gè)新架構(gòu)或新技術(shù)的出現(xiàn)一定會(huì)伴隨特定的發(fā)展趨勢(shì)。

目前我們可以看到的幾個(gè)趨勢(shì)是?K8s 成為資源調(diào)度的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、Mesh 化成為主流以及規(guī)模上的急速增長(zhǎng)。這些趨勢(shì)的存在對(duì) Dubbo 提出了更高的要求:

• 首先，用戶如何在 K8s 上更方便的部署和調(diào)用 Dubbo 服務(wù)是必須要解決的問(wèn)題，要解決這個(gè)問(wèn)題，統(tǒng)一的協(xié)議和數(shù)據(jù)交換格式是必須前提；
• 其次，Mesh 化的流行帶來(lái)了多元化問(wèn)題，即原生 Dubbo 和 Mesh 化 Dubbo 如何共存，多語(yǔ)言的場(chǎng)景如何支持；
• 第三點(diǎn)，規(guī)模的增長(zhǎng)會(huì)給整個(gè) Dubbo 架構(gòu)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，無(wú)論是注冊(cè)中心等組件，還是客戶端，都會(huì)有更多的數(shù)據(jù)和調(diào)用量。如何在保持穩(wěn)定的前提下，提供更高效的服務(wù)是 Dubbo 演進(jìn)的重中之重。

這些云原生時(shí)代帶來(lái)的挑戰(zhàn)，促成了 Dubbo 的下一代定義。新協(xié)議、K8s 基礎(chǔ)架構(gòu)支持、多語(yǔ)言支持和規(guī)模化支持四個(gè)子項(xiàng)目共同組成了 Dubbo3.0 。下面我們將走進(jìn) Dubbo3.0，看看具體有哪些新特性。

1. 下一代 RPC 協(xié)議

首先我們從協(xié)議開(kāi)始。

大家可以看到，這是 Dubbo2.0 的協(xié)議。從功能上看， Dubbo2.0 提供了 RPC 的核心語(yǔ)義，包括協(xié)議頭、標(biāo)志位、請(qǐng)求 ID 以及請(qǐng)求/響應(yīng)數(shù)據(jù)。在云原生時(shí)代，2.0 協(xié)議主要面臨兩個(gè)挑戰(zhàn)：

• 一是生態(tài)不互通，用戶很難直接理解二進(jìn)制的協(xié)議；
• 第二是對(duì) Mesh 等網(wǎng)關(guān)型組件不夠友好，需要完整的解析協(xié)議才能獲取到所需要的調(diào)用元數(shù)據(jù)，如一些 RPC 上下文，從性能到易用性方面都會(huì)面臨挑戰(zhàn)。

那么，在支持已有的功能和解決存在的問(wèn)題的前提下，下一代的協(xié)議需要有哪些特性呢？

• 首先，協(xié)議需要解決跨語(yǔ)言互通的問(wèn)題，傳統(tǒng)的多語(yǔ)言多 SDK 模式和 Mesh 化跨語(yǔ)言模式都需要一種更通用易擴(kuò)展的數(shù)據(jù)傳輸格式；
• 其次，協(xié)議應(yīng)該提供更完善的請(qǐng)求模型，除了 Request/Response 模型，還應(yīng)該支持 Streaming 和 Bidirectional；
• 第三點(diǎn)，在性能上，新的協(xié)議應(yīng)該保留 request Id 機(jī)制，以避免 HOL 帶來(lái)的性能損耗；
• 最后，新協(xié)議應(yīng)該易擴(kuò)展，包括但不限于 Tracing/ Monitoring 等支持，也應(yīng)該能被各層設(shè)備識(shí)別，降低用戶理解難度。

基于這些需求，HTTP2/protobuf 的組合是最符合的。提到這兩個(gè)，大家可能很容易想到 GRPC 協(xié)議。那新一代的協(xié)議和 GRPC 的關(guān)系是什么呢？

• 首先，Dubbo 新協(xié)議是基于 GRPC 擴(kuò)展的協(xié)議，這也保證了在生態(tài)系統(tǒng)上新協(xié)議和 GRPC 是能夠互通和共享的；
• 其次，在這個(gè)基礎(chǔ)上，Dubbo 新協(xié)議將更原生地支持 Dubbo 的服務(wù)治理，提供更大的靈活性；
• 在序列化方面，由于目前大多數(shù)應(yīng)用方還沒(méi)有使用 Protobuf ，所以新協(xié)議會(huì)在序列化方面給予足夠的支持，平滑的適配現(xiàn)有序列化，方便遷移到 Protobuf；
• 在請(qǐng)求模型上，新協(xié)議將原生支持 Reactive，這也是 GRPC 協(xié)議所不具備的。

2. 應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)

Dubbo3.0 第二個(gè)內(nèi)容是應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)。

熟悉 Dubbo 的同學(xué)都知道，Dubbo 目前的注冊(cè)發(fā)現(xiàn)都是接口級(jí)別的。也就是同一個(gè)應(yīng)用發(fā)布的多個(gè)服務(wù)會(huì)在注冊(cè)中心注冊(cè)多份數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)彼此獨(dú)立，方便進(jìn)行服務(wù)化改造和接口遷移。為什么要提出應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)呢？

主要有兩個(gè)原因：

• 一是現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)的互通，包括 Spring cloud 和 K8s 都是基于實(shí)例，也就是應(yīng)用級(jí)別進(jìn)行的注冊(cè)發(fā)現(xiàn)，Dubbo 要成為連接異構(gòu)系統(tǒng)最好用的 RPC 框架就需要支持實(shí)例粒度；
• 第二個(gè)原因是從規(guī)模上看，更大規(guī)模的增長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)元數(shù)據(jù)的極速膨脹，這會(huì)給注冊(cè)中心和客戶端帶來(lái)更大的內(nèi)存占用。按照現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析，如果升級(jí)到應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)，以平均發(fā)布 50 個(gè)服務(wù)的應(yīng)用為例，將減少 60% 的內(nèi)存占用和注冊(cè)中心數(shù)據(jù)。以發(fā)布超過(guò) 10k 接口的平臺(tái)型應(yīng)用為例，這些數(shù)據(jù)可降低 90%。

可以看到，應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)帶來(lái)的優(yōu)化是十分顯著的。由于應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)目前已經(jīng)基本開(kāi)發(fā)完畢，下面我們可以簡(jiǎn)單介紹下它的原理。

首先要解決的一個(gè)問(wèn)題是如何保證平滑遷移，用戶基于接口的配置怎么映射到應(yīng)用上去。

這里我們抽象出了元數(shù)據(jù)中心來(lái)管理接口到應(yīng)用的映射以及應(yīng)用級(jí)的元數(shù)據(jù)。在部署態(tài)，Dubbo 框架會(huì)自動(dòng)上報(bào)這個(gè)關(guān)系到元數(shù)據(jù)中心。而運(yùn)行態(tài)用戶側(cè)的配置和服務(wù)治理則通過(guò)這份映射關(guān)系重新將應(yīng)用粒度映射到接口粒度。涉及到最核心的部分——選址也是分為兩部分，應(yīng)用級(jí)選址和接口級(jí)選址同時(shí)存在，方便進(jìn)行服務(wù)治理。

3. K8s?云原生支持

Dubbo3.0 第三個(gè)內(nèi)容是 K8s 云原生支持。

這里主要包括兩部分內(nèi)容：

• 一是需要對(duì)齊 K8s?的生命周期，能夠讓 Dubbo 服務(wù)原生的在 K8s 體系內(nèi)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)；
• 第二則是對(duì) Mesh 的支持。上面在協(xié)議那里我們已經(jīng)講到，新協(xié)議通過(guò)使用 HTTP2 進(jìn)行 header / payload 分離解決了網(wǎng)關(guān)需要解析完整協(xié)議的問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題則是服務(wù)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)和治理，注冊(cè)發(fā)現(xiàn)需要 Dubbo 能夠在 Mesh 的 xDS 體系內(nèi)作為數(shù)據(jù)面打通。治理則需要將原有的規(guī)則逐步遷移至基于 ?YAML 的剔除 IP 依賴的規(guī)則。最終的形態(tài)將是原生的 Dubbo 服務(wù)能夠和基于 thin SDK 的 Dubbo + Mesh 完美互通和進(jìn)行服務(wù)治理。

4. 柔性增強(qiáng)

Dubbo3.0 最后一部分是柔性增強(qiáng)。

柔性增強(qiáng)要解決的問(wèn)題有兩個(gè)：

• 一是在節(jié)點(diǎn)異常的情況下，分布式服務(wù)能夠保持穩(wěn)定，不出現(xiàn)雪崩等問(wèn)題;
• 二是對(duì)于大規(guī)模的應(yīng)用，能夠以最佳態(tài)運(yùn)行，提供較高的吞吐量和性能。

從方法上看，Dubbo3.0 的柔性增強(qiáng)會(huì)以面向失敗設(shè)計(jì)為理念，提供包括精準(zhǔn)容量評(píng)估、自適應(yīng)限流、自適應(yīng)負(fù)載均衡的支持，自底向上的分步構(gòu)建大規(guī)模可靠應(yīng)用。從單一服務(wù)的視角看，服務(wù)是壓不垮的，穩(wěn)定的。

從分布式視角看，復(fù)雜的拓?fù)洳粫?huì)帶來(lái)性能的下降，分布式負(fù)載均衡能夠以最優(yōu)的方式動(dòng)態(tài)分配流量，保證異構(gòu)系統(tǒng)能夠根據(jù)運(yùn)行時(shí)的準(zhǔn)確服務(wù)容量合理分配請(qǐng)求，從而達(dá)到性能最優(yōu)。

Dubbo3.0 路線圖

介紹完了 Dubbo3.0 的主要內(nèi)容，下面我們來(lái)看一下 roadmap。

在接下來(lái)的 9 月份，應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)會(huì)同時(shí)在阿里巴巴內(nèi)部和外部公司同時(shí)大規(guī)模落地。今年雙十一前會(huì)交付云原生服務(wù)治理規(guī)則。到明年的 3 月份，開(kāi)源側(cè)的新協(xié)議支持功能基本完備。明年的 6 月份，云原生 K8s 的支持和 Mesh 支持功能完備，開(kāi)始試點(diǎn)。柔性增強(qiáng)將在 2022 年的 3 月份全面落地，請(qǐng)拭目以待。

看了 roadmap ，大家可以發(fā)現(xiàn)，Dubbo3.0 已經(jīng)是運(yùn)行態(tài)。

首先，基于 Dubbo3.0 核心的 HSF3.0 在阿里巴巴內(nèi)部大規(guī)模落地，內(nèi)外統(tǒng)一的路線不僅僅是對(duì) Dubbo 質(zhì)量的肯定，也是對(duì)社區(qū)用戶的保障和回饋。

后續(xù)我們會(huì)將內(nèi)部的大規(guī)模高并發(fā)經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)輸出到 Dubbo 開(kāi)源側(cè)，也會(huì)以最高的質(zhì)量來(lái)保證 Dubbo 的可靠演進(jìn)。Dubbo 3.0 的應(yīng)用級(jí)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)功能也在內(nèi)部和開(kāi)源側(cè)同時(shí)灰度試點(diǎn)。在協(xié)議側(cè)，新協(xié)議已經(jīng)在阿里巴巴和螞蟻的互通中得到廣泛應(yīng)用，內(nèi)部實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)將更好的服務(wù)開(kāi)源側(cè)協(xié)議演進(jìn)。

最后，歡迎大家參與 dubbo 的社區(qū)，分享你們?cè)趯?shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，反饋碰到的問(wèn)題，攜手讓 Dubbo 發(fā)展得更好。

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“阿里巴巴云原生關(guān)注微服務(wù)、Serverless、容器、Service Mesh 等技術(shù)領(lǐng)域、聚焦云原生流行技術(shù)趨勢(shì)、云原生大規(guī)模的落地實(shí)踐，做最懂云原生開(kāi)發(fā)者的公眾號(hào)。”

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Dubbo 3.0 - 开启下一代云原生微服务的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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