Dubbo注冊(cè)中心

前言

本篇主要介紹一下Dubbo的注冊(cè)中心的總體工作流程愈涩，以及不同類型注冊(cè)中心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理，同時(shí)還會(huì)介紹一下注冊(cè)中心支持的通用特性慢显，如緩存機(jī)制持际、重試機(jī)制，最會(huì)會(huì)對(duì)整個(gè)注冊(cè)中心中用到的設(shè)計(jì)模式做深度的解析殴蹄，主要目的是為了深入理解Dubbo各種注冊(cè)中心的實(shí)現(xiàn)原理究抓，方便后續(xù)快速理解并拓展。

概述

注冊(cè)中心是Dubbo體系中核心組件之一袭灯，通過(guò)注冊(cè)中心實(shí)現(xiàn)了再分布式環(huán)境中各服務(wù)之間的注冊(cè)發(fā)現(xiàn)刺下，其主要作用如下：

• 動(dòng)態(tài)加入：一個(gè)服務(wù)提供者通過(guò)注冊(cè)中心動(dòng)態(tài)地把自己暴露給其他消費(fèi)者，無(wú)需消費(fèi)者挨個(gè)去更新配置文件稽荧。
• 動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)：一個(gè)消費(fèi)者可以動(dòng)態(tài)的感知新的配置橘茉，路由規(guī)則和新的服務(wù)提供者，無(wú)需重啟服務(wù)就可以生效。
• 動(dòng)態(tài)調(diào)整：注冊(cè)中心支持參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整畅卓，新參數(shù)自動(dòng)更新到所有相關(guān)服務(wù)節(jié)點(diǎn)擅腰。
• 統(tǒng)一配置：避免了本地配置導(dǎo)致各個(gè)服務(wù)的配置不一致的問(wèn)題。

模塊介紹

當(dāng)前dubbo版本: 3.0.4

從dubbo-registry的模塊中我們可以看到髓介，Dubbo主要包含6種注冊(cè)中心的實(shí)現(xiàn)惕鼓，分別是：kubernetes、dns唐础、multicast箱歧、nacos、xds一膨、zookeeper呀邢。

下面我們來(lái)看下各種維度的對(duì)比

工作流程

注冊(cè)紅心的總體工作流程比較簡(jiǎn)單，總體流程如下圖所示：

整體流程.drawio.png

• 服務(wù)提供者服務(wù)啟動(dòng)時(shí)豹绪，會(huì)向注冊(cè)中心寫入自己的元數(shù)據(jù)信息价淌，同時(shí)會(huì)訂閱配置元數(shù)據(jù)信息。
• 消費(fèi)者啟動(dòng)時(shí)瞒津，也會(huì)想注冊(cè)中心寫入自己的元數(shù)據(jù)信息蝉衣，并訂閱服務(wù)提供者、路由和配置元數(shù)據(jù)信息巷蚪。
• 服務(wù)治理中心（dubbo-admin）啟動(dòng)時(shí)病毡，會(huì)同時(shí)訂閱所有的消費(fèi)者、服務(wù)提供者屁柏、路由和配置元數(shù)據(jù)信息啦膜。
• 當(dāng)有服務(wù)提供者下線或者有新的服務(wù)提供者加入時(shí)，注冊(cè)中心服務(wù)提供者目錄會(huì)發(fā)生變化淌喻，變化信息會(huì)動(dòng)態(tài)給消費(fèi)者僧家、服務(wù)治理中心。
• 當(dāng)消費(fèi)者發(fā)起服務(wù)調(diào)用時(shí)裸删，會(huì)異步將調(diào)用八拱、統(tǒng)計(jì)信息等上報(bào)給監(jiān)控中心（dubbo-monitor-simple）。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注冊(cè)中心的總體流程大致類似涯塔，但是不同注冊(cè)中心有不同的實(shí)現(xiàn)方式肌稻，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不相同。ZooKeeper伤塌、Nacos等注冊(cè)中心都實(shí)現(xiàn)了這個(gè)流程，又要有些注冊(cè)中心并不常用轧铁，因此本篇只分析ZooKeeper每聪、Nacos兩種實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

ZooKeeper原理概述

ZooKeeper是樹形結(jié)構(gòu)的注冊(cè)中心，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的類型分為持久化節(jié)點(diǎn)药薯、持久化順序節(jié)點(diǎn)绑洛、臨時(shí)節(jié)點(diǎn)、臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)童本。

• 持久化節(jié)點(diǎn)：服務(wù)注冊(cè)后保證節(jié)點(diǎn)不會(huì)丟失真屯，注冊(cè)中心重啟也會(huì)存在。
• 持久化順序節(jié)點(diǎn)：在持久節(jié)點(diǎn)特性的基礎(chǔ)上增加了節(jié)點(diǎn)先后順序的能力穷娱。
• 臨時(shí)節(jié)點(diǎn)：服務(wù)注冊(cè)后連接丟失或session超時(shí)绑蔫，注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)被移除。
• 臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)：在臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的特性上增加了節(jié)點(diǎn)先后順序的能力泵额。

Dubbo使用zk作為注冊(cè)中心時(shí)配深，只會(huì)創(chuàng)建持久化節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)節(jié)點(diǎn)兩種，對(duì)創(chuàng)建的順序并沒(méi)有要求嫁盲。

/dubbo/org.apache.dubbo.demo.DemoService/providers是服務(wù)提供者在ZooKeeper注冊(cè)中心的路徑示例篓叶，是一種樹形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)分為四層：root（根節(jié)點(diǎn)羞秤，對(duì)應(yīng)示例中的dubbo）缸托、service（接口名稱，對(duì)應(yīng)示例中的org.apache.dubbo.demo.DemoService）瘾蛋、四種服務(wù)目錄（對(duì)應(yīng)示例中的providers俐镐，其他目錄為consumers、routers瘦黑、configurations）京革。樹形結(jié)構(gòu)如下：

++ /dubbo

++-- xxxservice

    +-- providers

    +-- consumers

    +-- routers

    +-- configurators

樹形結(jié)構(gòu)的關(guān)系：

1. 樹的節(jié)點(diǎn)是注冊(cè)中心分組。下面有多個(gè)服務(wù)接口幸斥，分組值分別來(lái)自用戶配置<dubbo:registry>中的group屬性匹摇，默認(rèn)是/dubbo。
2. 服務(wù)接口下包含四類子目錄甲葬，分別是providers廊勃，consumers，routers经窖，configurations這個(gè)路徑是持久化節(jié)點(diǎn)坡垫。
3. 服務(wù)提供者目錄（/dubbo/service/providers）下面包含的接口有多個(gè)服務(wù)者URL元數(shù)據(jù)信息。
4. 服務(wù)消費(fèi)者目錄（/dubbo/service/consumers）下面包含的接口有多個(gè)消費(fèi)者URL元數(shù)據(jù)信息画侣。
5. 路由配置目錄（/dubbo/service/routers）下面包含多個(gè)用于消費(fèi)者路由策略URL元數(shù)據(jù)信息冰悠。
6. 動(dòng)態(tài)配置目錄（/dubbo/service/configurators）下面包含多個(gè)用于服務(wù)者動(dòng)態(tài)配置URL元數(shù)據(jù)信息。

大致的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為：

zookeeper服務(wù)信息結(jié)構(gòu).drawio.png

1. 在Dubbo框架啟動(dòng)時(shí)配乱，會(huì)根據(jù)用戶配置的服務(wù)溉卓，在注冊(cè)中心創(chuàng)建四個(gè)目錄皮迟，在providers和consumers目錄中分別存儲(chǔ)服務(wù)提供方、消費(fèi)方元數(shù)據(jù)信息桑寨，主要包括IP伏尼、端口、權(quán)重和應(yīng)用名等數(shù)據(jù)尉尾。
2. 在Dubbo框架進(jìn)行服務(wù)調(diào)用時(shí)爆阶，用戶可以通過(guò)服務(wù)治理平臺(tái)（dubbo-admin）下發(fā)路由配置。如果要運(yùn)行時(shí)改變服務(wù)參數(shù)沙咏，則用戶可以通過(guò)服務(wù)治理平臺(tái)（dubbo-admin）下發(fā)動(dòng)態(tài)配置辨图。服務(wù)端會(huì)通過(guò)訂閱機(jī)制收到屬性變更，并重新更新已經(jīng)暴露的服務(wù)芭碍。

Nacos原理概述

不同的是在Nacos 中徒役，服務(wù)注冊(cè)時(shí)在服務(wù)端本地會(huì)通過(guò)輪詢注冊(cè)中心集群節(jié)點(diǎn)地址進(jìn)行服務(wù)得注冊(cè)，在注冊(cè)中心上窖壕，即Nacos Server上采用了Map保存實(shí)例信息忧勿，當(dāng)然配置了持久化的服務(wù)會(huì)被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，在服務(wù)的調(diào)用方瞻讽，為了保證本地服務(wù)實(shí)例列表的動(dòng)態(tài)感知鸳吸，Nacos與其他注冊(cè)中心不同的是，采用了 Pull/Push同時(shí)運(yùn)作的方式速勇。通過(guò)這些我們對(duì)Nacos注冊(cè)中心的原理有了一定的了解晌砾。

訂閱與發(fā)布

訂閱/發(fā)布是整個(gè)注冊(cè)中心的核心功能之一。與傳統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用的差別：配置變化時(shí)烦磁，無(wú)需手動(dòng)觸發(fā)配置重新加載养匈，自動(dòng)化運(yùn)維。

當(dāng)我們使用注冊(cè)中心都伪，一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)下線或者新增一個(gè)服務(wù)提供者節(jié)點(diǎn)呕乎，訂閱對(duì)應(yīng)接口的消費(fèi)者和治理中心就能及時(shí)厚道注冊(cè)中心的通知，并更新本地配置信息陨晶。整個(gè)過(guò)程都是自動(dòng)完成猬仁，無(wú)需人工參與。

Dubbo在上層抽象類這樣一個(gè)共走流程先誉，但可以有不同實(shí)現(xiàn)湿刽。本篇主要講ZooKeeper和Nacos的實(shí)現(xiàn)方式。

ZooKeeper的實(shí)現(xiàn)

發(fā)布的實(shí)現(xiàn)

服務(wù)提供者和消費(fèi)者都需要把自己注冊(cè)到注冊(cè)中心褐耳，服務(wù)提供者的注冊(cè)是為了讓消費(fèi)者感知服務(wù)的存在诈闺，從而發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用，也讓服務(wù)治理中心感知有新的服務(wù)提供者上線铃芦。消費(fèi)者的發(fā)布是為了讓服務(wù)治理中心也可以發(fā)現(xiàn)自己雅镊。ZooKeeper發(fā)布代碼非常簡(jiǎn)單把曼，只是調(diào)用ZooKeeper的客戶端再注冊(cè)中心創(chuàng)建了一個(gè)目錄，代碼如下：

創(chuàng)建目錄

zkClient.create(toUrlPath(url));
url.getParameter(DYNAMIC_KEY, true)

刪除路徑

zkClient.delete(toUrlPath(url));

訂閱的實(shí)現(xiàn)

訂閱通常有pull和push兩種方式漓穿，一種是客戶端定時(shí)輪詢注冊(cè)中心拉取配置，另一種是注冊(cè)中心主動(dòng)推送數(shù)據(jù)給客戶端注盈。這兩種方式各有利弊晃危，目前dubbo采用的是第一次啟動(dòng)拉取方式，后續(xù)接收時(shí)間重新拉取數(shù)據(jù)老客。

在服務(wù)暴露時(shí)僚饭，服務(wù)端會(huì)訂閱configurators用于監(jiān)聽(tīng)動(dòng)態(tài)配置，在消費(fèi)者啟動(dòng)時(shí)胧砰，消費(fèi)端會(huì)訂閱providers鳍鸵、routers和configurators這三個(gè)目錄，分別對(duì)一個(gè)服務(wù)提供者尉间、路由和動(dòng)態(tài)配置變化通知偿乖。

Dubbo中有哪些ZooKeeper客戶端實(shí)現(xiàn)？

• Apache Curator
• zkClient

ZooKeeper注冊(cè)中心采用的是 事件通知 + 客戶端拉取的方式哲嘲，客戶端在第一次連接上注冊(cè)中心時(shí)贪薪，會(huì)獲取對(duì)應(yīng)目錄下全量的數(shù)據(jù)，并在訂閱的節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)watcher眠副，客戶端與注冊(cè)中心之間保持TCP長(zhǎng)連接画切，后續(xù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有任何數(shù)據(jù)變化的時(shí)候，注冊(cè)中心會(huì)根據(jù)watcher的回調(diào)通知客戶端（事件通知）囱怕，客戶端接收到通知霍弹，會(huì)把對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的全量數(shù)據(jù)都拉取過(guò)來(lái)（客戶端拉取）娃弓，代碼中再NotifyListener#notify(List<URL> urls)接口上就有約束的注釋說(shuō)明典格。

注意:全量拉取有局限性，當(dāng)微服務(wù)節(jié)點(diǎn)較多會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成很大壓力忘闻。

ZooKeeper每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)版本號(hào)钝计，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生變化（即事務(wù)操作）時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的版本號(hào)就會(huì)發(fā)生變化齐佳，并觸發(fā)watcher事件私恬，推送數(shù)據(jù)給訂閱方。版本號(hào)強(qiáng)調(diào)的是變更次數(shù)炼吴，即使該節(jié)點(diǎn)的值沒(méi)有變化本鸣，只要有更新操作，依然會(huì)使版本號(hào)變化硅蹦。

ZooKeeper全量訂閱服務(wù)代碼分析荣德，核心代碼來(lái)自ZookeeperRegistry#doSubscribe闷煤，代碼如下：

if (ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())) {
                String root = toRootPath();
                boolean check = url.getParameter(CHECK_KEY, false);
  //listeners為空說(shuō)明緩存中沒(méi)有就初始化一個(gè)空map
                ConcurrentMap<NotifyListener, ChildListener> listeners = zkListeners.computeIfAbsent(url, k -> new ConcurrentHashMap<>());
  //這里把listeners放入緩存中
                ChildListener zkListener = listeners.computeIfAbsent(listener, k -> (parentPath, currentChilds) -> {
                  //內(nèi)部方法 不會(huì)立即執(zhí)行，只會(huì)在觸發(fā)通知時(shí)執(zhí)行
                    for (String child : currentChilds) {
                      //如果子節(jié)點(diǎn)有變化則會(huì)接到新通知涮瞻，遍歷所有的子節(jié)點(diǎn)
                        child = URL.decode(child);
                      //如果存在子節(jié)點(diǎn)還沒(méi)有被訂閱鲤拿，說(shuō)明是新節(jié)點(diǎn)，則訂閱
                        if (!anyServices.contains(child)) {
                            anyServices.add(child);
                            subscribe(url.setPath(child).addParameters(INTERFACE_KEY, child,
                                Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(check)), k);
                        }
                    }
                });
                            //創(chuàng)建持久化節(jié)點(diǎn)署咽，接下來(lái)訂閱持久化節(jié)點(diǎn)的直接子節(jié)點(diǎn)
                zkClient.create(root, false);
                List<String> services = zkClient.addChildListener(root, zkListener);
                if (CollectionUtils.isNotEmpty(services)) {
                  //遍歷所有子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訂閱
                    for (String service : services) {
                        service = URL.decode(service);
                        anyServices.add(service);
                        //增加當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的訂閱近顷，并且會(huì)返回該節(jié)點(diǎn)下所有子節(jié)點(diǎn)列表
                        subscribe(url.setPath(service).addParameters(INTERFACE_KEY, service,
                            Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(check)), listener);
                    }
                }
            }

從上面可以看出，此處主要支持Dubbo服務(wù)治理平臺(tái)（dubbo-admin）,平臺(tái)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)訂閱全量接口宁否，它會(huì)感知每個(gè)服務(wù)的狀態(tài)窒升。

接下來(lái)看一下普通消費(fèi)者的訂閱邏輯，首先根據(jù)URL的類別得到一組需要訂閱的路徑慕匠。如果類別是*饱须，則會(huì)訂閱四種類型的路徑（providers、routers台谊、consumers蓉媳、configurators），否則只訂閱providers路徑锅铅，代碼如下：

    List<URL> urls = new ArrayList<>();
    //根據(jù)URL的類別督怜，獲取一組要訂閱的路徑
        for (String path : toCategoriesPath(url)) {
     //如果listeners緩存為空則創(chuàng)建緩存
      ConcurrentMap<NotifyListener, ChildListener> listeners = zkListeners.computeIfAbsent(url, k -> new ConcurrentHashMap<>());
      //如果zkListener緩存為空則創(chuàng)建緩存
      ChildListener zkListener = listeners.computeIfAbsent(listener, k -> new RegistryChildListenerImpl(url, path, k, latch));
      if (zkListener instanceof RegistryChildListenerImpl) {
        ((RegistryChildListenerImpl) zkListener).setLatch(latch);
      }
      zkClient.create(path, false);
      List<String> children = zkClient.addChildListener(path, zkListener);
      if (children != null) {
        //訂閱，返回該節(jié)點(diǎn)下的子路徑并緩存狠角。
        urls.addAll(toUrlsWithEmpty(url, path, children));
      }
    }
        //回調(diào)NotifyListener号杠，更新本地緩存信息
    notify(url, listener, urls);

注意：此處會(huì)根據(jù)URL中的category屬性獲取具體的類別（providers、routers丰歌、consumers姨蟋、configurators），然后拉取直接子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行通知立帖，如果是providers類別的數(shù)據(jù)眼溶，則訂閱方會(huì)更新本地Directory管理的Invoker服務(wù)列表，如果是roters分類晓勇，則訂閱會(huì)更新本地路由規(guī)則列表堂飞，如果是configuators類別，則訂閱方會(huì)更新或覆蓋本地動(dòng)態(tài)參數(shù)列表绑咱。

Nacos的實(shí)現(xiàn)

發(fā)布的實(shí)現(xiàn)

Nacos發(fā)布代碼也不復(fù)雜绰筛，只是調(diào)用Nacos的客戶端注冊(cè)了一個(gè)實(shí)例，代碼如下：

注冊(cè)實(shí)例

 public void doRegister(URL url) {
        try {
            String serviceName = getServiceName(url);
            Instance instance = createInstance(url);
            /**
             *  namingService.registerInstance with {@link org.apache.dubbo.registry.support.AbstractRegistry#registryUrl}
             *  default {@link DEFAULT_GROUP}
             *
             * in https://github.com/apache/dubbo/issues/5978
             */
             //調(diào)用nacos客戶端創(chuàng)建實(shí)例
            namingService.registerInstance(serviceName,
                getUrl().getGroup(Constants.DEFAULT_GROUP), instance);
        } catch (Throwable cause) {
            throw new RpcException("Failed to register " + url + " to nacos " + getUrl() + ", cause: " + cause.getMessage(), cause);
        }
    }

dubbo中描融，所以的服務(wù)都被封裝成了URL铝噩，對(duì)應(yīng)nacos中的服務(wù)實(shí)例Instance，所以服務(wù)注冊(cè)時(shí)窿克，只需要簡(jiǎn)單的將URL轉(zhuǎn)換成Instance就可以注冊(cè)到nacos中骏庸，針對(duì)具體細(xì)節(jié)可參考nacos官方文檔

銷毀實(shí)例

public void doUnregister(final URL url) {
    try {
        String serviceName = getServiceName(url);
        Instance instance = createInstance(url);
        //調(diào)用nacos客戶端刪除實(shí)例
        namingService.deregisterInstance(serviceName,
            getUrl().getGroup(Constants.DEFAULT_GROUP),
            instance.getIp()
            , instance.getPort());
    } catch (Throwable cause) {
        throw new RpcException("Failed to unregister " + url + " to nacos " + getUrl() + ", cause: " + cause.getMessage(), cause);
    }
}

訂閱的實(shí)現(xiàn)

org.apache.dubbo.registry.nacos.NacosRegistry:518

    private void subscribeEventListener(String serviceName, final URL url, final NotifyListener listener)
        throws NacosException {
        EventListener eventListener = new RegistryChildListenerImpl(serviceName, url, listener);
        namingService.subscribe(serviceName,
            getUrl().getGroup(Constants.DEFAULT_GROUP),
            eventListener);
    }

nacos的服務(wù)監(jiān)聽(tīng)是EventListener毛甲，所以dubbo的服務(wù)訂閱只需要將NotifyListener的處理包裝進(jìn)onEvent中處理即可， 通過(guò)namingService.subscribe添加nacos的訂閱具被。最終EventListener對(duì)象會(huì)被添加到事件調(diào)度器的監(jiān)聽(tīng)器列表中玻募，見(jiàn)如下代碼

com.alibaba.nacos.client.naming.event.InstancesChangeNotifier:54

private final Map<String, ConcurrentHashSet<EventListener>> listenerMap = new ConcurrentHashMap<String, ConcurrentHashSet<EventListener>>();
    
    private final Object lock = new Object();
    
    /**
     * register listener.
     *
     * @param groupName   group name
     * @param serviceName serviceName
     * @param clusters    clusters, concat by ','. such as 'xxx,yyy'
     * @param listener    custom listener
     */
    public void registerListener(String groupName, String serviceName, String clusters, EventListener listener) {
        String key = ServiceInfo.getKey(NamingUtils.getGroupedName(serviceName, groupName), clusters);
        ConcurrentHashSet<EventListener> eventListeners = listenerMap.get(key);
        if (eventListeners == null) {
            synchronized (lock) {
                eventListeners = listenerMap.get(key);
                if (eventListeners == null) {
                    eventListeners = new ConcurrentHashSet<EventListener>();
                    listenerMap.put(key, eventListeners);
                }
            }
        }
        eventListeners.add(listener);
    }

當(dāng)有instanceEvent變化時(shí)觸發(fā)他的onEvent方法，代碼如下：

@Override
public void onEvent(InstancesChangeEvent event) {
    String key = ServiceInfo
            .getKey(NamingUtils.getGroupedName(event.getServiceName(), event.getGroupName()), event.getClusters());
    ConcurrentHashSet<EventListener> eventListeners = listenerMap.get(key);
    if (CollectionUtils.isEmpty(eventListeners)) {
        return;
    }
    for (final EventListener listener : eventListeners) {
        final com.alibaba.nacos.api.naming.listener.Event namingEvent = transferToNamingEvent(event);
        if (listener instanceof AbstractEventListener && ((AbstractEventListener) listener).getExecutor() != null) {
            ((AbstractEventListener) listener).getExecutor().execute(() -> listener.onEvent(namingEvent));
        } else {
            listener.onEvent(namingEvent);
        }
    }
}

緩存機(jī)制

緩存的意義就在于拿空間換時(shí)間一姿，如果每次遠(yuǎn)程調(diào)用都要從注冊(cè)中心獲取一下可以調(diào)用的服務(wù)列表补箍，注冊(cè)中心要承受巨大的流量壓力。此外啸蜜，每次額外的網(wǎng)絡(luò)開銷也會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)的性能下降，因此Dubbo的注冊(cè)中心實(shí)現(xiàn)了通用的緩存機(jī)制辈挂，在抽象類AbstractRegistry中實(shí)現(xiàn)衬横。AbstractRegistry類結(jié)構(gòu)關(guān)系圖如下：

FailbackRegistry.png

消費(fèi)者活服務(wù)中心獲取注冊(cè)信息后會(huì)做本地緩存，內(nèi)存中會(huì)有一份终蒂，保存到Properties對(duì)象中蜂林，磁盤上也會(huì)持久化一份文件，通過(guò)file對(duì)象引用拇泣。在AbstractRegistry抽象類中有如下定義：

private final Properties properties = new Properties();
// Local disk cache file
private File file;
private final ConcurrentMap<URL, Map<String, List<URL>>> notified =
  new ConcurrentHashMap<>();

內(nèi)存中的緩存notified是ConcurrentHashMap里面又嵌套了一個(gè)Map噪叙，外層Map的key是消費(fèi)者的URL，內(nèi)層Map的key是分類霉翔，包含providers睁蕾，consumers，routers债朵，configurations四種子眶。value則是對(duì)應(yīng)的服務(wù)列表，對(duì)于沒(méi)有服務(wù)提供者提供服務(wù)的URL序芦，會(huì)已特殊的empty://前綴開頭臭杰。

緩存的加載

在服務(wù)初始化的時(shí)候，AbstractRegistry構(gòu)造函數(shù)會(huì)從本地磁盤文件中把持久化的注冊(cè)數(shù)據(jù)督導(dǎo)properties對(duì)象中谚中，并接在到內(nèi)存緩存中渴杆，代碼如下：

    private void loadProperties() {
        if (file != null && file.exists()) {
            InputStream in = null;
            try {
                //讀取磁盤中的文件
                in = new FileInputStream(file);
                properties.load(in);
                if (logger.isInfoEnabled()) {
                    logger.info("Loaded registry cache file " + file);
                }
            } catch (Throwable e) {
                logger.warn("Failed to load registry cache file " + file, e);
            } finally {
                if (in != null) {
                    try {
                        in.close();
                    } catch (IOException e) {
                        logger.warn(e.getMessage(), e);
                    }
                }
            }
        }
    }

Properties保存了所有服務(wù)提供者的URL，使用url#getServiceKey()作為key宪塔，提供者列表磁奖、路由規(guī)則列表、配置規(guī)則列表等作為value某筐。由于value是列表点寥，當(dāng)存在多個(gè)的時(shí)候使用空格隔開。還有一個(gè)特殊的key.registies来吩，保存所有的注冊(cè)中心的地址敢辩。如果應(yīng)用在啟動(dòng)過(guò)程中蔽莱，注冊(cè)中心無(wú)法連接活宕機(jī)，則Dubbo框架會(huì)自動(dòng)通過(guò)本地緩存加載Invoker戚长。

緩存的保存與更新

緩存的保存有同步和異步兩種方式盗冷。異步會(huì)使用線程池異步保存，如果線程在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)異常同廉，則會(huì)再次調(diào)用線程池不斷重試仪糖，代碼如下所示。

同步與異步更新緩存

  if (syncSaveFile) {
  //同步保存
  doSaveProperties(version);
  } else {
  //異步保存迫肖，放入線程池锅劝，會(huì)傳入一個(gè)AtomicLong的版本號(hào)，保證數(shù)據(jù)是最新的蟆湖。
  registryCacheExecutor.execute(new SaveProperties(version));
  }

AbstractRegistry#notify方法中封裝了更新內(nèi)存緩存和更新文件緩存的邏輯故爵。當(dāng)客戶端第一次訂閱獲取全量數(shù)據(jù)，或者后續(xù)由于訂閱得到新數(shù)據(jù)時(shí)隅津，都會(huì)調(diào)用該方法進(jìn)行保存诬垂。

重試機(jī)制

由上面AbstractRegistry相關(guān)類關(guān)系圖我們可以得知org.apache.dubbo.registry.support.FailbackRegistry繼承了AbstractRegistry，并在此基礎(chǔ)上增加了失敗重試機(jī)制作為抽象能力伦仍。ZookeeperRegistry 和RedisRegistry繼承該抽象方法后结窘，直接使用即可。
FailbackRegistry抽象類中定義了一個(gè)ScheduledExecutorService,每經(jīng)過(guò)固定間隔(默認(rèn)
為5秒)調(diào)用FailbackRegistry#retry()方法充蓝。另外隧枫，該抽象類中還有五個(gè)比較重要的集合，如下表所示谓苟。

在定時(shí)器中調(diào)用retry方法的時(shí)候悠垛，會(huì)把這五個(gè)集合分別遍歷和重試，重試成功則從集合中移除娜谊。FailbackRegistry實(shí)現(xiàn)了subscribe确买、 unsubscribe 等通用方法，里面調(diào)用了未實(shí)現(xiàn)的模板方法纱皆，會(huì)由子類實(shí)現(xiàn)个曙。通用方法會(huì)調(diào)用這些模板方法闺金，如果捕獲到異常，則會(huì)把URL添加到對(duì)應(yīng)的重試集合中，以供定時(shí)器去重試啄糙。

設(shè)計(jì)模式

Dubbo注冊(cè)中心擁有良好的擴(kuò)展性铝宵，用戶可以在其基礎(chǔ)上代嗤，快速開發(fā)出符合自己業(yè)務(wù)需求的注冊(cè)中心菱农。這種擴(kuò)展性和Dubbo中使用的設(shè)計(jì)模式密不可分，下面介紹注冊(cè)中心模塊使用的設(shè)計(jì)模式。學(xué)完之后歧譬，能降低讀者對(duì)注冊(cè)中心源碼閱讀的門檻岸浑。

模板模式

整個(gè)注冊(cè)中心的邏輯部分使用了模板模式，其類的關(guān)系圖如圖所示瑰步。

ZookeeperRegistry.png

AbstractRegistry實(shí)現(xiàn)了Registry 接口中的注冊(cè)矢洲、訂閱、查詢缩焦、通知等方法读虏，還實(shí)現(xiàn)了磁盤文件持久化注冊(cè)信息這一通用方法。 但是注冊(cè)袁滥、訂閱盖桥、查詢、通知等方法只是簡(jiǎn)單地把URL加入對(duì)應(yīng)的集合题翻，沒(méi)有具體的注冊(cè)或訂閱邏輯揩徊。

FailbackRegistry又繼承了AbstractRegistry, 重寫了父類的注冊(cè)、訂閱藐握、查詢和通知等方法，并且添加了重試機(jī)制垃喊。此外猾普，還添加了四個(gè)未實(shí)現(xiàn)的抽象模板方法，代碼如下本谜。

未實(shí)現(xiàn)的抽象模板方法

        // ==== Template method ====

    public abstract void doRegister(URL url);

    public abstract void doUnregister(URL url);

    public abstract void doSubscribe(URL url, NotifyListener listener);

    public abstract void doUnsubscribe(URL url, NotifyListener listener);

以訂閱為例初家，FailbackRegistry 重寫了subscribe 方法，但只實(shí)現(xiàn)了訂閱的大體邏輯及異常處理等通用性的東西乌助。具體如何訂閱溜在，交給繼承的子類實(shí)現(xiàn)。這就是模板模式的具體實(shí)現(xiàn)他托，代碼如下所示掖肋。

模板模式調(diào)用

    public void subscribe(URL url, NotifyListener listener) {
        super.subscribe(url, listener);
        removeFailedSubscribed(url, listener);
        try {
                //此處調(diào)用了模板方法，由子類自行實(shí)現(xiàn)
            // Sending a subscription request to the server side
            doSubscribe(url, listener);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
    }

工廠模式

所有的注冊(cè)中心實(shí)現(xiàn)赏参，都是通過(guò)對(duì)應(yīng)的工廠創(chuàng)建的志笼。工廠類之間的關(guān)系如圖所示。

ZookeeperRegistryFactory.png

AbstractRegistryFactory實(shí)現(xiàn)了RegistryFactory 接口的getRegistry(URL ur1)方法把篓，是一個(gè)通用實(shí)現(xiàn)纫溃，主要完成了加鎖，以及調(diào)用抽象模板方法createRegistry(URL ur1)創(chuàng)建具體實(shí)現(xiàn)等操作韧掩，并緩存在內(nèi)存中紊浩。抽象模板方法會(huì)由具體子類繼承并實(shí)現(xiàn)，代碼如下所示。

getRegistry抽象實(shí)現(xiàn)

        // Lock the registry access process to ensure a single instance of the registry
        registryManager.getRegistryLock().lock();
        try {
            // double check
            // fix https://github.com/apache/dubbo/issues/7265.
            defaultNopRegistry = registryManager.getDefaultNopRegistryIfDestroyed();
            if (null != defaultNopRegistry) {
                return defaultNopRegistry;
            }
            registry = registryManager.getRegistry(key);
            if (registry != null) {
              //緩存中有 則直接返回
                return registry;
            }
            //create registry by spi/ioc
            //如果注冊(cè)中心還沒(méi)創(chuàng)建過(guò)坊谁，
            //則調(diào)用抽象方法createRegistry(ur1)重新創(chuàng)建一個(gè)createRegistry方法由具體的子類實(shí)現(xiàn)  
            registry = createRegistry(url);
        } catch (Exception e) {
            if (check) {
                throw new RuntimeException("Can not create registry " + url, e);
            } else {
                LOGGER.warn("Failed to obtain or create registry ", e);
            }
        } finally {
            // Release the lock
            registryManager.getRegistryLock().unlock();
        }
                if (registry != null) {
            //創(chuàng)建成功 緩存起來(lái)
            registryManager.putRegistry(key, registry);
        }

雖然每種注冊(cè)中心都有自己具體的工廠類费彼，但是在什么地方判斷，應(yīng)該調(diào)用哪個(gè)工廠類實(shí)現(xiàn)呢?代碼中并沒(méi)有看到顯式的判斷呜袁。答案就在RegistryFactory 接口中敌买，該接口里有一個(gè)Registry getRegistry(URL url)方法，該方法上有@Adaptive({"protocol"})注解阶界，代碼如下所示虹钮。

RegistryFactory源碼

@SPI(scope = APPLICATION)
public interface RegistryFactory {
    @Adaptive({"protocol"})
    Registry getRegistry(URL url);

}

了解AOP的胖友就會(huì)很容易理解，這個(gè)注解會(huì)自動(dòng)生成代碼實(shí)現(xiàn)一些邏輯膘融，它的value參數(shù)會(huì)從URL中獲取protocol 鍵的值芙粱，并根據(jù)獲取的值來(lái)調(diào)用不同的工廠類。例如氧映，當(dāng)url.protocol = zookeeper獲得 ZookeeperRegistryFactory實(shí)現(xiàn)類春畔。具體Adaptive注解的實(shí)現(xiàn)原理會(huì)在第4章Dubbo加載機(jī)制中講解。

小結(jié)

本篇介紹了Dubbo中已經(jīng)支持的注冊(cè)中心岛都。重點(diǎn)介紹了ZooKeeper和Nacos兩種注冊(cè)中心律姨。講解了兩種注冊(cè)中心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及訂閱發(fā)布機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)臼疫。然后介紹了注冊(cè)中心中一些通用的關(guān)鍵特性择份，如數(shù)據(jù)緩存、重試等機(jī)制烫堤。最后荣赶，在對(duì)各種機(jī)制已經(jīng)了解的前提下，理解了整個(gè)注冊(cè)中心源碼的設(shè)計(jì)模式鸽斟。下一篇拔创，我們會(huì)詳細(xì)探討Dubbo SPI擴(kuò)展點(diǎn)加載的原理。

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