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Dubbo to Mesh 云原生架构改造方案解析

作者 | 腾讯云泛互云原生团队

责编 | 屠敏

头图 | CSDN 下载自东方 IC

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

Dubbo 是一款高性能的 Java RPC 框架，它除了拥有卓越的 RPC 能力，也同时具有微服务的一些治理能力，如：注册发现，负载均衡等，目前 Dubbo 是国内使用较多的微服务框架之一。

在云原生到来的今天，Service Mesh 的服务治理模式彻底解耦了业务逻辑和控制逻辑，通过 Sidecar 将服务发现，流量控制逻辑下沉到 iPaaS 层面，这种方式逐渐得到大家的关注和青睐。而 Dubbo 在流量治理方面存在一些短板，如灰度发布等目前没有完美的方式实现。

在这种环境下，国内有很多使用 Dubbo 的公司诞生了将 Dubbo 应用迁移到 Service Mesh 中的想法。本文便是对 Dubbo 迁移到 Service Mesh/Istio 的探讨。

Dubbo to Mesh 改造难点

在 Dubbo 应用向 Service Mesh 应用改造的过程中，可能会遇到以下这些难点：

服务名调用问题： Istio 通过对 K8S 服务名调用的拦截，实现了无侵入式的流量治理功能，因此 Isito 要求不同服务间的调用必须以服务名的方式进行。现有项目是否为服务名调用，成了不同类型的项目向 Istio 改造的最大障碍之一，例如 Dubbo 项目就不是服务名调用，而是 Interface 调用，这是第一个痛点问题。
注册中心问题：由于 Istio 目前只支持 K8S etcd、Consul 两种服务注册中心，其他注册中心（例如： Zookeeper）的对接以及跟 Istio 配置文件的集成及 xDS 协议数据的下发，成为了第二个痛点问题。
私有协议问题：由于当前 Istio 目前只支持 http、gRPC、tcp 三种协议，私有协议适配难度较高，即使在新版 Envoy 已经支持了 Dubbo 协议的情况下，还是需要通过 EnvoyFilter 下发专属 xDS 协议数据来支持 Dubbo 的服务调用及流量治理，这是第三个痛点问题。

Dubbo to Mesh 云原生架构改造方案

相比于自研 sidecar 或修改 Dubbo SDK 等重度方式，本文从不同的角度尝试两种改造方案：

方案1： Dubbo to Mesh 轻量化改造方案：该方案基于 Dubbo 本身提供的直连功能，通过修改 dubbo provider / consumer 配置文件，禁止 dubbo 的注册发现功能，通过配置 provider url 实现基于服务名发送请求。由于 Istio 1.5+ 版已提供了 dubbo 协议的支持，因而数据面 envoy 可对 dubbo 流量进行治理。
方案2：使用 SpringBoot 重构 Dubbo 的改造方案：该方案抛弃 Dubbo 框架，直接使用 SpringBoot 进行重构。脱离了框架的限制，项目代码更轻量，同时更自然的拥抱云原生。

方案 1：Dubbo to Mesh 轻量化改造方案

1.1 改造思路

利用 Dubbo 本身的能力，修改配置文件以禁用 Dubbo 本身的注册发现，并通过指定服务名调用 Dubbo 服务。使用这种方法可以将Dubbo 应用快速部署到 Istio 集群中，不改变通信协议，并实现基于服务名的流量控制。本方案在 Istio 1.5+ 中实验通过。

Dubbo to Mesh 云原生架构改造方案解析

1.2 改造步骤：

Step 1. 改造 provider

禁用 registry，不订阅，不注册，也不进行检查。如下修改程序配置：

<beans>
    <dubbo:application name="hello-dubbo-provider"/>
    <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
    <dubbo:registry register="false" subscribe="false" check="false" address="none" />
    <bean id="demoService" class="tencent.demo.provider.DemoServiceImpl"/>
    <dubbo:service interface="tencent.demo.DemoService" ref="demoService" />
</beans>

现在无需部署 zk （或其他注册服务），这个应用可以直接启动。

Step 2. 改造 consumer

同样禁用 registry。由于没有注册发现服务了，所以需要在消费端的配置文件中显式指定接口的服务地址，通常我们会指定为 provider 部署所在的服务器 ip，但在部署到 Istio 中，我们需要指定为部署的 Service 名称，由 CoreDNS 解析为实际的 IP，从而实现让 Istio 来管理路由。本示例中的 provider 应用部署的服务名是 hello-dubbo-provider，所以我们显式指定 url="dubbo://hello-dubbo-provider:20880"。

<beans>
    <dubbo:application name="demo-consumer"/>
    <dubbo:registry address="none" register="false" subscribe="false" check="false" />
    <dubbo:reference id="demoService" check="false" interface="tencent.demo.DemoService" url="dubbo://hello-dubbo-provider:20880" />
</beans>

除了以上通过配置文件修改调用地址，我们还可以通过在 JVM 启动参数中加入参数映射服务地址：

java -Dtencent.demo.DemoService=dubbo://hello-dubbo-provider:20880 ...

如果服务较多，可以使用文件映射服务和地址：

java -Ddubbo.resolve.file=services.properties ...

在 services.properties 中可指定多个服务：

tencent.demo.DemoService=dubbo://hello-dubbo-provider:20880

tencent.demo.DemoService2=dubbo://hello-dubbo-provider:20880

tencent.demo.DemoService3=dubbo://hello-dubbo-provider3:20880

本地调试一下，在 hosts 中映射一下。

127.0.0.1 hello-dubbo-provider

现在启动 consumer，不出意外，完美运行。

现在我们可以通过 yaml 的部署，轻松将应用部署到 Istio 集群中。本方案在 Isito 1.5.6 和 1.6.1 中实验通过。详细的实验过程可以参考腾讯云“云+社区”的文章《 Dubbo to Istio / Dubbo Mesh 极简改造指南》。

1.3 方案总结

通过简单的两处的修改，我们便实现禁用 Dubbo本身的注册发现，并交由 Istio 来管理。通过 Dubbo 本身的能力，修改配置文件和依赖包，我们还可以将 Dubbo 应用的通信方式修改为 http。

实验证明：不改造 dubbo 框架和业务逻辑的情况下（只改配置文件和依赖包），可以实现如下目标：1 基于 TCP 的流量操控，可以根据 Service 来控制流量。2 基于 HTTP 的流量操控，可以控制到 Service 和 interfaceName（Dubbo 中 interfaceName 是写在 url 里面的，可以通过 uri 匹配规则进行流量操控）。

在调用链追踪方面， Dubbo 本身并没有 OpenTracing，在不修改 Dubbo SDK 的情况下，仍需要使用 Dubbo 原来的方式来实现。

方案 2：使用 SpringBoot 重构 Dubbo 的改造方案

2.1 改造思路：

此方案充分利用 Dubbo 项目原有的代码结构，删除Dubbo原有的注册发现、Dubbo协议、Dubbo服务配置等功能，将一个 Dubbo 项目改造成一个 SpringBoot + K8S + Istio 的项目，代码修改范围可控，改造方式最彻底。

Dubbo to Mesh 云原生架构改造方案解析

由于改造 Dubbo SDK、Isito控制面、Envoy 数据面，让 Dubbo 去适配 Service Mesh 的技术难度较大，而且即使改造成功也需要通过 EnvoyFilter 下发专属 xDS 协议数据的形式来支持 Dubbo 服务间调用的流量治理，使得这种方式与原生 Istio 的使用方式差距较大。
所以我们选择了一条将 Dubbo 项目改造成 SpringBoot + K8S + Istio 项目的更简单的路，充分利用现有 Dubbo 项目的代码结构，将代码修改量降到一个可控的范围内。
由于 Dubbo 项目 facade 模块的作用与 Spring Cloud Feign 模块的作用十分相似（模块内都是一些 interface，需要服务端 xxxServiceImpl 去实现各个 interface，消费端通过 @Resource 注解的方式引入 interface 并直接调用），使得 Dubbo 最复杂的服务间调用方式有了解决的方案。
此次改造只是利用了 Dubbo 项目的代码结构，Dubbo 原有的注册中心、Dubbo 协议等功能全部都会被去掉，也就是改造后的项目跟 Dubbo 已经没有任何关系了，所以注册中心、Dubbo私有协议这两个痛点问题也就不存在了。
K8S 会接管服务注册发现、服务编排等工作，Istio 会接管服务治理、调用链监控、服务安全等工作，改造后的项目是一个标准的 Service Mesh 项目。

2.2 改造步骤：

Step 1. 依赖修改

在根 pom.xml 中引入 SpringBoot parent，增加 spring-cloud-dependencies import 引用。
删除所有 dubbo 相关引用。
虽然 pom 文件改动很大，但属于一次性改动，改造工作量较小。

Step 2. dubbo-facade 项目改造

pom.xml 增加 spring-cloud-starter-openfeign 引用。
删除所有 Dubbo 相关引用、Dubbo 相关配置文件。
Dubbo 原有 facade 接口是标准的 JAVA 接口定义，与 Feign Restful 接口定义十分类似。这里可以在原有的 facade 接口基础上增加 @FeignClient、@RequestMapping 等注解，将一个普通的 facade 接口改造成一个 Feign Restful 接口，后续会使用 Feign 这个 Restful 框架来处理服务间调用等问题。
由于 Feign 本身是自带了 Ribbon 负载均衡，服务访问者经过负载均衡后会找到服务提供者的一个 IP+Port 进行调用，这与 K8S Service 要求的服务名调用的方式相冲突，所以必须想办法去掉 Feign 自带的负载均衡。好在 @FeignClient 可以手工指定一个固定的调用地址，这里可以把这个地址设置成 K8S Service 的 name 名称，从而实现了通过 Feign 对 K8S Service 服务名调用的能力。此部分需要每个 facade 接口增加注解一次，改造工作量相对可控。
由于 Feign 要求接口使用 Restful 格式，所以接口中的每个抽象方法都必须添加 @RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping 等注解暴露成一个 Restful 资源地址。此部分改造涉及到每个 facade 接口的每个抽象方法，是整个方案里改动量最大的一部分。
此部分整体改造工作量取决于原有的 Dubbo 项目包含多少个 facade 接口，以及每个 facade 包含多少个抽象方法。

Step 3. dubbo-provider 项目改造

pom.xml 增加 spring-boot-starter-web、spring-cloud-starter-openfeign 等引用，同时增加 SpringBoot mainClass 标准启动项配置。
删除所有 Dubbo 相关引用、Dubbo 相关配置文件。
增加 SpringBoot 启动类，增加 @SpringBootApplication、@EnableFeignClients 两个注解，配置 dubbo-provider 服务端口号。
xxxServiceImpl 服务实现类上增加 @RestController 注解，提供 consumer Restful 访问的能力。这个需要每个服务实现类都加上 @RestController 注解，不要遗漏。
此部分大都属于一次性改动，改造工作量相对可控。

Step 4. dubbo-consumer 项目改造

pom.xml 增加 spring-boot-starter-web、spring-cloud-starter-openfeign 等引用，同时增加 SpringBoot mainClass 标准启动项配置。
删除所有 Dubbo 相关引用、Dubbo 相关配置文件。
增加 SpringBoot 启动类，增加 @SpringBootApplication、@EnableFeignClients（需要配置 basePackages 扫描包路径）两个注解，并配置 dubbo-consumer 服务端口号。
此部分大都属于一次性改动，改造工作量相对可控。

Step 5. 将改造后的项目部署到 K8S + Istio

创建 dubbo-provider K8S Deployment、K8S Service（ClusterIP），提供集群内访问服务。
创建 dubbo-consumer K8S Deployment、K8S Service（ClusterIP），提供集群内访问服务。
创建 istio ingressgateway、VirtualService，提供公网访问入口，并进行流量治理测试。

经过上面几步操作，我们成功的将一个 Dubbo 项目改造成了一个 Service Mesh 项目，并在 K8S + Istio 集群中部署成功、测试通过。

详细的实验过程可以参考腾讯云“云+社区”的文章《如何将一个 Dubbo 项目改造成一个 Service Mesh 项目？》：https://cloud.tencent.com/developer/article/1635721。

2.3 Dubbo to Mesh 改造过程中的迁移态方案

在 service mesh 和未做 mesh 化改造的 dubbo 服务之间，添加 MeshGate 业务网关。
业务网关会在 dubbo 注册中心进行注册和订阅，向 mesh 外提供 dubbo-rpc 调用服务，向 mesh 内提供 http/rest 接口服务。

Dubbo to Mesh 云原生架构改造方案解析

2.4 方案总结

当然，真实业务系统中的架构复杂度是远高于这个 Demo 的，实际改造的工作量要比改造这个 Demo 大得多。但笔者以为：Dubbo 的服务治理功能和 Istio 是重复的，并且随着云原生的 Java 框架兴起，以及 Spring 对云原生/Native 的支持，最终的 Dubbo 迁移到 Mesh 的改造都会走到这个路径。