Apache Dubbo 正式发布 HTTP/3 版本 RPC 协议，弱网效率提升 6 倍

2024-11-26 10

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简介： 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。

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