Apache Dubbo 正式发布 HTTP/3 版本 RPC 协议,弱网效率提升 6 倍
作者:杨欣(海星),Apache Dubbo Committer,前阿里巴巴高级技术专家
在 Apache Dubbo 3.3.0 版本之后,官方推出了全新升级的 Triple X 协议,全面支持 HTTP/1、HTTP/2 和 HTTP/3 协议。本文将围绕 Triple 协议对 HTTP/3 的支持进行详细阐述,包括其设计目标、实际应用案例、性能测试结果以及源码架构分析等内容。
Triple X 协议简介
在 Dubbo 的早期应用中,虽然其在数据中心内部的服务互通中展现了卓越的性能,但随着技术演进和应用场景的扩展,原有架构逐渐暴露出了一些瓶颈。这些瓶颈在跨区域、跨云的环境中尤为明显,尤其是在 Web 框架与 RPC 框架之间的频繁切换中,开发复杂性和系统性能都受到了影响。
传统架构的痛点主要体现在:
- 局限于数据中心内的应用场景: 在跨地域或跨云应用中,Dubbo 的传统架构缺乏对广域环境的原生支持,导致开发者需要在多种协议和框架中切换,增加了复杂性。
- 南北向与东西向流量的双重挑战: 在现代微服务架构下,传统的 RPC 框架往往更侧重南北向流量优化,而服务间(东西向)通信的性能要求日益增加,对传统 Dubbo 架构提出了新的挑战。
- 云原生与跨语言互操作性要求: 随着云原生技术的普及,系统需要对 HTTP 协议有更深层次的支持,并具备跨语言的通信能力,然而传统 Dubbo 在这一点上并未原生优化。
Triple X 的变革和突破: Triple X 的诞生,直接回应了这些痛点,它不仅延续了 Dubbo 一贯的高性能通信能力,还实现了与 gRPC 协议的全面兼容,通过支持 HTTP/1、HTTP/2、HTTP/3 等协议,为跨云、跨区域的广泛应用场景提供了更具灵活性和高效性的解决方案。
HTTP/3:为现代网络通信注入新动力
HTTP/3 是一种全新的超文本传输协议版本,旨在提升现代网络的速度、安全性和可靠性。它基于 Google 的 QUIC 协议构建,使用 UDP 而非传统的 TCP 进行数据传输,从根本上解决了 HTTP/2 中的部分性能瓶颈。基于 HTTP/3 构建 RPC(远程过程调用)协议具有显著的技术优势。
- 首先,HTTP/3 的低延迟特性和快速连接建立机制能够显著缩短 RPC 调用的响应时间,尤其是在移动网络或跨地域调用场景中表现尤为突出。
- 其次,HTTP/3 的多路复用特性允许多个 RPC 请求共用一个连接而不会因单个请求的阻塞影响其他请求,从而提升并发能力和传输效率。
- 此外,内置的 TLS 1.3 加密机制确保了数据传输的安全性,简化了应用层的安全配置。
- 更重要的是,HTTP/3 对网络丢包的敏感处理,使得 RPC 调用在复杂网络环境中仍然能够保持稳定的性能表现。
这些特性使得基于 HTTP/3 的 RPC 协议在高性能和高可靠性应用场景中具有天然优势。
Triple X 正式支持 HTTP/3
Triple 协议实现了对 HTTP/3 协议的支持,RPC 请求和 REST 请求均可通过 HTTP/3 协议传输,Triple 使用 HTTP/3 后在以下方面的表现得到了显著提升:
- 提升性能: 支持 HTTP/3 后,利用 QUIC 协议降低延迟,加快请求响应速度,特别是在高延迟或复杂网络环境中,能够显著提升服务的整体性能。
- 增强可靠性: HTTP/3 通过多路复用和连接迁移避免队头阻塞,即使在网络状况不佳时,也能保持连接的稳定性,确保服务的可靠交付。
- 提高安全性: HTTP/3 强制要求 TLS1.3 加密,相比传统HTTP/2 可选加密,提供了更安全的通信保障。
- 适应弱网络环境: 在高丢包率或带宽不稳定的情况下,HTTP/3 能够维持较高地连接质量和服务性能,提升在弱网络环境中的性能。
由于 HTTP/3 基于 QUIC 协议(UDP),可能会被防火墙或网关阻止。因此,triple 实现了 HTTP/3 协商能力并默认启用。连接首先通过 HTTP/2 建立,如果成功且服务端返回表示支持 HTTP/3 的 Alt-Svc [ 1] 头,客户端将自动切换到 HTTP/3。
实践案例:为应用开启 HTTP/3 通信
通过本小节,您可以学习如何为一个普通的 Dubbo 应用开启 HTTP/3 通信支持,首先需要确保您使用的是 Triple RPC 协议,只需要增加以下配置即可开启 HTTP/3 特性。
在 dubbo-samples 开源仓库的 2-advanced/dubbo-samples-triple-http3 目录中有一个完整的示例可供深入学习。
配置开启 HTTP/3 传输支持
dubbo:
protocol:
name: tri
triple:
http3:
enabled: true
添加 HTTP/3 协议解析依赖包
<dependencys>
<dependency>
<groupId>io.netty.incubator</groupId>
<artifactId>netty-incubator-codec-http3</artifactId>
<version>0.0.28.Final</version>
</dependency>
<!-- To support self-signed certificates, if the certificate is configured that does not require -->
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId>
<version>1.70</version>
</dependency>
</dependencys>
运行示例并测试效果
如果您基于上文中的示例源码仓库下载了完整的示例源码,在完成以上两部配置修改之后则可以直接启动示例,此时示例通信就是基于 HTTP/3 的。
示例成功启动后,可运行 Curl 命令测试。
请注意,curl 需要升级到支持 HTTP/3 的新版本,参见:https://curl.se/docs/http3.html**
curl --http3 -vk 'https://localhost:50052/org.apache.dubbo.demo.GreeterService/sayHelloAsync?request=world'
# 输出如下
#* QUIC cipher selection: TLS_AES_128_GCM_SHA256:TLS_AES_256_GCM_SHA384:TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256:TLS_AES_128_CCM_SHA256
#* Skipped certificate verification
#* using HTTP/3
#* [HTTP/3] [0] OPENED stream for https://localhost:50052/org.apache.dubbo.demo.GreeterService/sayHelloAsync?request=world
#* [HTTP/3] [0] [:method: GET]
#* [HTTP/3] [0] [:scheme: https]
#* [HTTP/3] [0] [:authority: localhost:50052]
#* [HTTP/3] [0] [:path: /org.apache.dubbo.demo.GreeterService/sayHelloAsync?request=world]
#>
#* Request completely sent off
#< HTTP/3 200
#< content-type: application/json
#<
#"Hello world"
性能对比:弱网通信效率提升 6 倍
Apache Dubbo 在其全新的 Triple 协议中引入了对 HTTP/3 的支持,显著改善了跨云、跨地域和弱网络环境中的通信性能。例如,通过 QUIC 协议降低延迟,Dubbo 在弱网络条件下的效率提升了 6 倍。Triple 协议兼容 HTTP/1、HTTP/2 和 HTTP/3,使得开发者可以灵活应对不同场景需求,同时简化了系统架构。通过这些创新,Dubbo 进一步强化了在高性能分布式服务中的领先地位。
丢包率对 QPS 的影响
丢包率对 RT 的影响
源码解析:Dubbo HTTP/3 实现架构图
以下是 Triple X 协议支持 HTTP/1、HTTP/2、HTTP/3 的架构图,感兴趣的开发者可对照源码深入学习。
总结
HTTP/3 的引入和应用为网络通信带来了显著的技术进步。作为现代网络的核心协议之一,HTTP/3 通过基于 QUIC 的设计,解决了以往协议在高延迟、弱网络等复杂环境中的性能瓶颈。尤其是在 RPC 协议的构建中,HTTP/3 的低延迟、多路复用、丢包敏感处理和强制加密等特性,显著提升了通信的效率、安全性和可靠性。
以 Apache Dubbo 的 Triple 协议为例,基于 HTTP/3 的架构不仅扩展了跨云、跨区域的应用场景,还在弱网环境下实现了高达 6 倍的性能提升。通过灵活适配不同协议,Dubbo 提供了更加高效且安全的分布式服务解决方案,为现代微服务架构的进一步发展奠定了基础。
相关链接:
[1] Alt-Svc
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Headers/Alt-Svc