如何用一个端口同时暴露 HTTP1/2、gRPC、Dubbo 协议？

2023-04-02
浙江
本文字数：4096 字
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作者：华钟明

本文我们将介绍 Apache Dubbo 灵活的多协议设计原则，基于这一设计，在 Dubbo 框架底层可灵活的选用 HTTP/2、HTTP/REST、TCP、gRPC、JsonRPC、Hessian2 等任一 RPC 通信协议，同时享用统一的 API 与对等的服务治理能力。同时，我们还介绍了 Dubbo 的单端口多协议能力，也就是在单个端口同时监听、处理多个协议，这对于简化多协议同时发布的场景非常有用。

不绑定 RPC 协议的设计原则

Dubbo 框架不绑定任何通信协议，你可以根据业务场景选择 HTTP/2 通信协议，也可以选用 HTTP/REST、TCP（Dubbo2）、gRPC、JsonRPC、Hessian2 等官方支持的通信协议，如果以上协议都不能满足需求，还可以非常方便的通过定制方式接入自定义协议。如果你想在一个应用内使用多个协议，也可以非常容易的做到，比如一个接口使用 HTTP/2 通信，另一个接口使用 TCP 通信，一个应用内发布或调用多个使用不同协议的服务。

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通过 Dubbo 框架的多协议支持，你可以做到：

将任意通信协议无缝地接入 Dubbo 服务治理体系。Dubbo 体系下的所有通信协议，都可以享受到 Dubbo 的编程模型、服务发现、流量管控等优势。比如 gRPC over Dubbo 的模式，服务治理、编程 API 都能够零成本接入 Dubbo 体系。
兼容不同技术栈，业务系统混合使用不同的服务框架、RPC 框架。比如有些服务使用 gRPC 或者 Spring Cloud 开发，有些服务使用 Dubbo 框架开发，通过 Dubbo 的多协议支持可以很好的实现互通。
让协议迁移变的更简单。通过多协议、注册中心的协调，可以快速满足公司内协议迁移的需求。比如如从自研协议升级到 Dubbo 协议，Dubbo 协议自身升级，从 Dubbo 协议迁移到 gRPC，从 HTTP 迁移到 Dubbo 协议等。

官方接入的主流协议

HTTP/2 (Triple)

Triple 协议是 Dubbo3 发布的面向云原生时代的通信协议，它基于 HTTP/2 并且完全兼容 gRPC 协议，原生支持 Streaming 通信语义，自 Triple 协议开始，Dubbo 还支持基于 Protobuf 的服务定义与数据传输。Triple 具备更好的网关、代理穿透性，因此非常适合于跨网关、代理通信的部署架构，如服务网格等。Triple 协议的核心特性如下：

支持 TLS 加密、Plaintext 明文数据传输
支持反压与限流
支持 Streaming 流式通信

在编程与通信模型上，Triple 协议支持如下模式：

消费端异步请求(Client Side Asynchronous Request-Response)
提供端异步执行（Server Side Asynchronous Request-Response）
消费端请求流（Request Streaming）
提供端响应流（Response Streaming）
双向流式通信（Bidirectional Streaming）

TCP (Dubbo2)

Dubbo2 协议是基于 TCP 传输层协议之上构建的一套 RPC 通信协议，由于其紧凑、灵活、高性能的特点，在 Dubbo2 时代取得了非常广泛的应用，是企业构建高性能、大规模微服务集群的关键通信方案。在云原生时代，我们更推荐使用通用性、穿透性更好的 Triple 协议。

gRPC

你可以用 Dubbo 开发和治理微服务，然后设置使用 gRPC 协议进行底层通信。但为什么要这么做那，与直接使用 gRPC 框架对比有什么优势？简单的答案是，这是使用 gRPC 进行微服务开发的常用模式，具体请往下看。

gRPC 是谷歌开源的基于 HTTP/2 的通信协议，如同我们在产品对比 [ 1] 文档中提到的，gRPC 的定位是通信协议与实现，是一款纯粹的 RPC 框架，而 Dubbo 定位是一款微服务框架，为微服务实践提供解决方案。因此，相比于 Dubbo，gRPC 相对欠缺了微服务编程模型、服务治理等能力的抽象。

在 Dubbo 体系下使用 gRPC 协议 (gRPC over Dubbo Framework) 是一个非常高效和轻量的选择，它让你既能使用原生的 gRPC 协议通信，又避免了基于 gRPC 进行二次定制与开发的复杂度 (二次开发与定制 gRPC，是很多企业规模化实践后证实不可避免的环节，Dubbo 框架替开发者完成了这一步，让开发者可以直接以最简单的方式使用 gRPC)。

REST

微服务领域常用的一种通信模式是 HTTP + JSON，包括 Spring Cloud、Microprofile 等一些主流的微服务框架都默认使用的这种通信模式，Dubbo 同样提供了对基于 HTTP 的编程、通信模式的支持。

其他通信协议

除了以上介绍的几种协议之外，你还可以将以下协议运行在 Dubbo 之上。对 Dubbo 而言，只需要修改一行简单的配置，就可以切换底层服务的通信协议，其他外围 API 和治理能力不受影响。

Hessian2
Thrift
JsonRPC

单端口多协议

自 Dubbo 3.2 版本开始，Dubbo 提供了单个端口上的协议复用能力，通过调整 Protocol 配置即可实现。

比如在开启 HTTP/2 (Triple) 协议或 gRPC 协议后，如我们同时启动端口复用，还可以在相同的端口上为服务增加 TCP (Dubbo2) 协议、Qos 协议的支持。这些所有流量的入口都在一个统一 port 端口， Dubbo 框架负责在端口之上识别不同的 RPC 协议，并进行处理器分发，从而实现单个端口上的协议复用。

对于需要处理多个协议的场景，端口复用非常有价值。它可以用于服务的协议迁移，并且可以节约端口以及相关的资源，减少运维的复杂性等。

实现原理

以下是端口复用实现的原理图

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在服务的创建阶段，通过从 Config 层获取到服务导出的协议配置从而创建不同的 Protocol 对象进行导出。在导出的过程中，如果不是第一次创建端口复用的 Server，那么 Exchanger 会将 Protcol 层传递的数据保存到 Server，用于后续处理该协议类型的消息。
当客户端的消息传递过来后，首先会通过 Server 传递给 ProtocolDetector，如果完成了识别，那么就会标记该客户端为对应的协议。并通过 WireProtocol 配置对应的处理逻辑，最后交给 ChannelOperator 完成底层的 IO 框架和对应的 Dubbo 框架的处理逻辑的绑定。
以上的协议识别完成之后，Channel 已经确定了如何处理远程的客户端消息，通过对应的 ServerPipeline 进行处理即可（在处理的过程中也会根据配置信息决定消息的处理线程）。

使用场景

以下是几种常见的使用场景。

最常用的是用于服务发现。这允许应用程序通过网络发现服务，然后使用同一端口与它们通信，有助于降低网络通信的复杂性，并使其更易于管理。
可以用于负载平衡。这允许应用程序在多个远程服务或服务集群之间平衡负载，有助于提高服务的可扩展性、可靠性和可用性。
可以用于服务监控。这允许应用程序监视远程服务的运行状况，并在服务出现故障或变得不可用时发出警报，有助于确保服务的可用性并减少停机时间。

参考用例：
https://github.com/apache/dubbo-samples/tree/master/dubbo-samples-port-unification

使用方式

在同一主机上部署多个服务或需要通过负载均衡器访问多个服务。

关于 Dubbo 支持的配置方式 配置说明 [ 2]

服务多协议导出

ext-protocol 参数支持配置多个不同的协议，协议之间通过","进行分隔。

xml 配置

<dubbo:protocol name="dubbo" port="-1" ext-protocol="tri,"/>
<bean id="greetingService" class="org.apache.dubbo.demo.provider.GreetingServiceImpl"/>
<dubbo:service delay="5000" version="1.0.0" group="greeting" timeout="5000" interface="org.apache.dubbo.demo.GreetingService" ref="greetingService" protocol="dubbo"/>

复制代码

API 配置

ProtocolConfig config = new ProtocolConfig(CommonConstants.TRIPLE, -1);
config.setExtProtocol(CommonConstants.DUBBO+",");

复制代码

yaml 配置

dubbo:  application:    name: dubbo-springboot-demo-provider  protocol:    name: tri    port: -1    ext-protocol: dubbo,

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properties 配置

dubbo.protocol.name=tridubbo.protocol.ext-protocol=dubbo,dubbo.protocol.port=20880

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Qos 接入

Qos 模块导入

<dependency>    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>    <artifactId>dubbo-qos</artifactId></dependency>

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完成 Qos 模块的导入之后，相关的配置项可参考 **Qos 操作手册 [ 3] **进行配置。

默认情况下，基于端口复用的 Qos 服务在模块导入后是启动的。

Qos 使用

将 Qos 协议接入到端口复用的场景下，需要在建立连接之后，客户端先向服务端发送消息，对比将 Qos 协议通过单个端口提供服务，端口复用版的 Qos 协议在处理 telnet 连接的情况下需要用户执行一些操作，完成协议识别（二选一）。

1.直接调用命令

直接调用 telnet 支持的命令也可以完成识别，在用户不熟悉的情况下可以调用 help 指令完成识别

image.png

发送 telnet 命令识别
通过 telnet 命令建立连接之后，执行以下几个步骤：
使用 crtl + "]" 进入到 telnet 交互界面(telnet 默认的 escape character)
调用 "send ayt" 向服务端发送特殊识别字段(为 telnet 协议的一个特殊字段)
回车完成消息发送并进入到 dubbo 的交互界面

image.png

服务引用

以 **dubbo-samples-port-unification [ 4] **中的例子作为基础, 引用不同协议的服务和非端口复用情况下的配置是一致的，下面通过 Consumer 端的 InvokerListener 输出调用过程中的 URL 信息。

ReferenceConfig<GreetingService> reference = new ReferenceConfig<>();reference.setInterface(GreetingService.class);reference.setListener("consumer");reference.setProtocol(this.protocol);// reference.setProtocol(CommonConstants.DUBBO);// reference.setProtocol(CommonConstants.TRIPLE);

复制代码