Loading... # 1.认识微服务 随着互联网行业的发展,对服务的要求也越来越高,服务架构也从单体架构逐渐演变为现在流行的微服务架构。这些架构之间有怎样的差别呢? ## 1.0.学习目标 了解微服务架构的优缺点 ## 1.1.单体架构 **单体架构**:将业务的所有功能集中在一个项目中开发,打成一个包部署。  单体架构的优缺点如下: **优点:** - 架构简单 - 部署成本低 **缺点:** - 耦合度高(维护困难、升级困难) ## 1.2.分布式架构 **分布式架构**:根据业务功能对系统做拆分,每个业务功能模块作为独立项目开发,称为一个服务。  分布式架构的优缺点: **优点:** - 降低服务耦合 - 有利于服务升级和拓展 **缺点:** - 服务调用关系错综复杂 分布式架构虽然降低了服务耦合,但是服务拆分时也有很多问题需要思考: - 服务拆分的粒度如何界定? - 服务之间如何调用? - 服务的调用关系如何管理? 人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构。 ## 1.3.微服务 微服务的架构特征: - 单一职责:微服务拆分粒度更小,每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责 - 自治:团队独立、技术独立、数据独立,独立部署和交付 - 面向服务:服务提供统一标准的接口,与语言和技术无关 - 隔离性强:服务调用做好隔离、容错、降级,避免出现级联问题  微服务的上述特性其实是在给分布式架构制定一个标准,进一步降低服务之间的耦合度,提供服务的独立性和灵活性。做到高内聚,低耦合。 因此,可以认为**微服务**是一种经过良好架构设计的**分布式架构方案** 。 但方案该怎么落地?选用什么样的技术栈?全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案。 其中在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了。 ## 1.4.SpringCloud SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务框架。官网地址:https://spring.io/projects/spring-cloud。 SpringCloud集成了各种微服务功能组件,并基于SpringBoot实现了这些组件的自动装配,从而提供了良好的开箱即用体验。 其中常见的组件包括:  另外,SpringCloud底层是依赖于SpringBoot的,并且有版本的兼容关系,如下:  我们课堂学习的版本是 Hoxton.SR10,因此对应的SpringBoot版本是2.3.x版本。 ## 1.5.总结 - 单体架构:简单方便,高度耦合,扩展性差,适合小型项目。例如:学生管理系统 - 分布式架构:松耦合,扩展性好,但架构复杂,难度大。适合大型互联网项目,例如:京东、淘宝 - 微服务:一种良好的分布式架构方案 ①优点:拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低 ②缺点:架构非常复杂,运维、监控、部署难度提高 - SpringCloud是微服务架构的一站式解决方案,集成了各种优秀微服务功能组件 # 2.服务拆分和远程调用 任何分布式架构都离不开服务的拆分,微服务也是一样。 ## 2.1.服务拆分原则 这里我总结了微服务拆分时的几个原则: - 不同微服务,不要重复开发相同业务 - 微服务数据独立,不要访问其它微服务的数据库 - 微服务可以将自己的业务暴露为接口,供其它微服务调用  ## 2.2.服务拆分示例 以课前资料中的微服务cloud-demo为例,其结构如下:  cloud-demo:父工程,管理依赖 - order-service:订单微服务,负责订单相关业务 - user-service:用户微服务,负责用户相关业务 要求: - 订单微服务和用户微服务都必须有各自的数据库,相互独立 - 订单服务和用户服务都对外暴露Restful的接口 - 订单服务如果需要查询用户信息,只能调用用户服务的Restful接口,不能查询用户数据库 ### 2.2.1.导入Sql语句 首先,将课前资料提供的`cloud-order.sql`和`cloud-user.sql`导入到mysql中:  cloud-user表中初始数据如下:  cloud-order表中初始数据如下:  cloud-order表中持有cloud-user表中的id字段。 ### 2.2.2.导入demo工程 用IDEA导入课前资料提供的Demo:  项目结构如下:  导入后,会在IDEA右下角出现弹窗:  点击弹窗,然后按下图选择:  会出现这样的菜单:  配置下项目使用的JDK:  ## 2.3.实现远程调用案例 在order-service服务中,有一个根据id查询订单的接口:  根据id查询订单,返回值是Order对象,如图:  其中的user为null 在user-service中有一个根据id查询用户的接口:  查询的结果如图:  ### 2.3.1.案例需求: 修改order-service中的根据id查询订单业务,要求在查询订单的同时,根据订单中包含的userId查询出用户信息,一起返回。  因此,我们需要在order-service中 向user-service发起一个http的请求,调用http://localhost:8081/user/{userId}这个接口。 大概的步骤是这样的: - 注册一个RestTemplate的实例到Spring容器 - 修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法,根据Order对象中的userId查询User - 将查询的User填充到Order对象,一起返回 ### 2.3.2.注册RestTemplate 首先,我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中,注册RestTemplate实例: ```java package cn.itcast.order; import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan; import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.web.client.RestTemplate; @MapperScan("cn.itcast.order.mapper") @SpringBootApplication public class OrderApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(OrderApplication.class, args); } @Bean public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } } ``` ### 2.3.3.实现远程调用 修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法:  ## 2.4.提供者与消费者 在服务调用关系中,会有两个不同的角色: **服务提供者**:一次业务中,被其它微服务调用的服务。(提供接口给其它微服务) **服务消费者**:一次业务中,调用其它微服务的服务。(调用其它微服务提供的接口)  但是,服务提供者与服务消费者的角色并不是绝对的,而是相对于业务而言。 如果服务A调用了服务B,而服务B又调用了服务C,服务B的角色是什么? - 对于A调用B的业务而言:A是服务消费者,B是服务提供者 - 对于B调用C的业务而言:B是服务消费者,C是服务提供者 因此,服务B既可以是服务提供者,也可以是服务消费者。 # 3.Eureka注册中心 假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例,如图:  大家思考几个问题: - order-service在发起远程调用的时候,该如何得知user-service实例的ip地址和端口? - 有多个user-service实例地址,order-service调用时该如何选择? - order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机? ## 3.1.Eureka的结构和作用 这些问题都需要利用SpringCloud中的注册中心来解决,其中最广为人知的注册中心就是Eureka,其结构如下:  回答之前的各个问题。 问题1:order-service如何得知user-service实例地址? 获取地址信息的流程如下: - user-service服务实例启动后,将自己的信息注册到eureka-server(Eureka服务端)。这个叫服务注册 - eureka-server保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系 - order-service根据服务名称,拉取实例地址列表。这个叫服务发现或服务拉取 问题2:order-service如何从多个user-service实例中选择具体的实例? - order-service从实例列表中利用负载均衡算法选中一个实例地址 - 向该实例地址发起远程调用 问题3:order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机? - user-service会每隔一段时间(默认30秒)向eureka-server发起请求,报告自己状态,称为心跳 - 当超过一定时间没有发送心跳时,eureka-server会认为微服务实例故障,将该实例从服务列表中剔除 - order-service拉取服务时,就能将故障实例排除了 > 注意:一个微服务,既可以是服务提供者,又可以是服务消费者,因此eureka将服务注册、服务发现等功能统一封装到了eureka-client端 因此,接下来我们动手实践的步骤包括:  ## 3.2.搭建eureka-server 首先大家注册中心服务端:eureka-server,这必须是一个独立的微服务 ### 3.2.1.创建eureka-server服务 在cloud-demo父工程下,创建一个子模块:  填写模块信息:  然后填写服务信息:  ### 3.2.2.引入eureka依赖 引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖: ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId> </dependency> ``` ### 3.2.3.编写启动类 给eureka-server服务编写一个启动类,一定要添加一个@EnableEurekaServer注解,开启eureka的注册中心功能: ```java package cn.itcast.eureka; import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer; @SpringBootApplication @EnableEurekaServer public class EurekaApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args); } } ``` ### 3.2.4.编写配置文件 编写一个application.yml文件,内容如下: ```yaml server: port: 10086 spring: application: name: eureka-server eureka: client: service-url: defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka ``` ### 3.2.5.启动服务 启动微服务,然后在浏览器访问:http://127.0.0.1:10086 看到下面结果应该是成功了:  ## 3.3.服务注册 下面,我们将user-service注册到eureka-server中去。 ### 1)引入依赖 在user-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖: ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId> </dependency> ``` ### 2)配置文件 在user-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址: ```yaml spring: application: name: userservice eureka: client: service-url: defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka ``` ### 3)启动多个user-service实例 为了演示一个服务有多个实例的场景,我们添加一个SpringBoot的启动配置,再启动一个user-service。 首先,复制原来的user-service启动配置:  然后,在弹出的窗口中,填写信息:  现在,SpringBoot窗口会出现两个user-service启动配置:  不过,第一个是8081端口,第二个是8082端口。 启动两个user-service实例:  查看eureka-server管理页面:  ## 3.4.服务发现 下面,我们将order-service的逻辑修改:向eureka-server拉取user-service的信息,实现服务发现。 ### 1)引入依赖 之前说过,服务发现、服务注册统一都封装在eureka-client依赖,因此这一步与服务注册时一致。 在order-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖: ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId> </dependency> ``` ### 2)配置文件 服务发现也需要知道eureka地址,因此第二步与服务注册一致,都是配置eureka信息: 在order-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址: ```yaml spring: application: name: orderservice eureka: client: service-url: defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka ``` ### 3)服务拉取和负载均衡 最后,我们要去eureka-server中拉取user-service服务的实例列表,并且实现负载均衡。 不过这些动作不用我们去做,只需要添加一些注解即可。 在order-service的OrderApplication中,给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解:  修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法。修改访问的url路径,用服务名代替ip、端口:  spring会自动帮助我们从eureka-server端,根据userservice这个服务名称,获取实例列表,而后完成负载均衡。 # 4.Ribbon负载均衡 上一节中,我们添加了@LoadBalanced注解,即可实现负载均衡功能,这是什么原理呢? ## 4.1.负载均衡原理 SpringCloud底层其实是利用了一个名为Ribbon的组件,来实现负载均衡功能的。  那么我们发出的请求明明是http://userservice/user/1,怎么变成了http://localhost:8081的呢? ## 4.2.源码跟踪 为什么我们只输入了service名称就可以访问了呢?之前还要获取ip和端口。 显然有人帮我们根据service名称,获取到了服务实例的ip和端口。它就是`LoadBalancerInterceptor`,这个类会在对RestTemplate的请求进行拦截,然后从Eureka根据服务id获取服务列表,随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息,替换服务id。 我们进行源码跟踪: ### 1)LoadBalancerIntercepor  可以看到这里的intercept方法,拦截了用户的HttpRequest请求,然后做了几件事: - `request.getURI()`:获取请求uri,本例中就是 http://user-service/user/8 - `originalUri.getHost()`:获取uri路径的主机名,其实就是服务id,`user-service` - `this.loadBalancer.execute()`:处理服务id,和用户请求。 这里的`this.loadBalancer`是`LoadBalancerClient`类型,我们继续跟入。 ### 2)LoadBalancerClient 继续跟入execute方法:  代码是这样的: - getLoadBalancer(serviceId):根据服务id获取ILoadBalancer,而ILoadBalancer会拿着服务id去eureka中获取服务列表并保存起来。 - getServer(loadBalancer):利用内置的负载均衡算法,从服务列表中选择一个。本例中,可以看到获取了8082端口的服务 放行后,再次访问并跟踪,发现获取的是8081:  果然实现了负载均衡。 ### 3)负载均衡策略IRule 在刚才的代码中,可以看到获取服务使通过一个`getServer`方法来做负载均衡:  我们继续跟入:  继续跟踪源码chooseServer方法,发现这么一段代码:  我们看看这个rule是谁:  这里的rule默认值是一个`RoundRobinRule`,看类的介绍:  这不就是轮询的意思嘛。 到这里,整个负载均衡的流程我们就清楚了。 ### 4)总结 SpringCloudRibbon的底层采用了一个拦截器,拦截了RestTemplate发出的请求,对地址做了修改。用一幅图来总结一下:  基本流程如下: - 拦截我们的RestTemplate请求http://userservice/user/1 - RibbonLoadBalancerClient会从请求url中获取服务名称,也就是user-service - DynamicServerListLoadBalancer根据user-service到eureka拉取服务列表 - eureka返回列表,localhost:8081、localhost:8082 - IRule利用内置负载均衡规则,从列表中选择一个,例如localhost:8081 - RibbonLoadBalancerClient修改请求地址,用localhost:8081替代userservice,得到http://localhost:8081/user/1,发起真实请求 ## 4.3.负载均衡策略 ### 4.3.1.负载均衡策略 负载均衡的规则都定义在IRule接口中,而IRule有很多不同的实现类:  不同规则的含义如下: | **内置负载均衡规则类** | **规则描述** | | ------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | RoundRobinRule | 简单轮询服务列表来选择服务器。它是Ribbon默认的负载均衡规则。 | | AvailabilityFilteringRule | 对以下两种服务器进行忽略: (1)在默认情况下,这台服务器如果3次连接失败,这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续30秒,如果再次连接失败,短路的持续时间就会几何级地增加。 (2)并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高,配置了AvailabilityFilteringRule规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限,可以由客户端的<clientName>.<clientConfigNameSpace>.ActiveConnectionsLimit属性进行配置。 | | WeightedResponseTimeRule | 为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长,这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器,这个权重值会影响服务器的选择。 | | **ZoneAvoidanceRule** | 以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用Zone对服务器进行分类,这个Zone可以理解为一个机房、一个机架等。而后再对Zone内的多个服务做轮询。 | | BestAvailableRule | 忽略那些短路的服务器,并选择并发数较低的服务器。 | | RandomRule | 随机选择一个可用的服务器。 | | RetryRule | 重试机制的选择逻辑 | 默认的实现就是ZoneAvoidanceRule,是一种轮询方案 ### 4.3.2.自定义负载均衡策略 通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则,有两种方式: 1. 代码方式:在order-service中的OrderApplication类中,定义一个新的IRule: ```java @Bean public IRule randomRule(){ return new RandomRule(); } ``` 2. 配置文件方式:在order-service的application.yml文件中,添加新的配置也可以修改规则: ```yaml userservice: # 给某个微服务配置负载均衡规则,这里是userservice服务 ribbon: NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则 ``` > **注意**,一般用默认的负载均衡规则,不做修改。 ## 4.4.饥饿加载 Ribbon默认是采用懒加载,即第一次访问时才会去创建LoadBalanceClient,请求时间会很长。 而饥饿加载则会在项目启动时创建,降低第一次访问的耗时,通过下面配置开启饥饿加载: ```yaml ribbon: eager-load: enabled: true clients: userservice ``` # 5.Nacos注册中心 国内公司一般都推崇阿里巴巴的技术,比如注册中心,SpringCloudAlibaba也推出了一个名为Nacos的注册中心。 ## 5.1.认识和安装Nacos [Nacos](https://nacos.io/)是阿里巴巴的产品,现在是[SpringCloud](https://spring.io/projects/spring-cloud)中的一个组件。相比[Eureka](https://github.com/Netflix/eureka)功能更加丰富,在国内受欢迎程度较高。  安装方式可以参考如下文章 <div class="preview"> <div class="post-inser post box-shadow-wrap-normal"> <a href="https://blog.fivk.cn/archives/1620.html" target="_blank" class="post_inser_a no-external-link no-underline-link"> <div class="inner-image bg" style="background-image: url(https://blog.fivk.cn/usr/uploads/2023/09/824610081.png);background-size: cover;"></div> <div class="inner-content" > <p class="inser-title">【SpringCloud】Nacos 安装指南</p> <div class="inster-summary text-muted"> 1.Windows 安装开发阶段采用单机安装即可。1.1.下载安装包在 Nacos 的 GitHub 页面,提供有... </div> </div> </a> <!-- .inner-content #####--> </div> <!-- .post-inser ####--> </div> ## 5.2.服务注册到nacos Nacos是SpringCloudAlibaba的组件,而SpringCloudAlibaba也遵循SpringCloud中定义的服务注册、服务发现规范。因此使用Nacos和使用Eureka对于微服务来说,并没有太大区别。 主要差异在于: - 依赖不同 - 服务地址不同 ### 1)引入依赖 在cloud-demo父工程的pom文件中的`<dependencyManagement>`中引入SpringCloudAlibaba的依赖: ```xml <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId> <version>2.2.6.RELEASE</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency> ``` 然后在user-service和order-service中的pom文件中引入nacos-discovery依赖: ```xml <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId> </dependency> ``` > **注意**:不要忘了注释掉eureka的依赖。 ### 2)配置nacos地址 在user-service和order-service的application.yml中添加nacos地址: ```yaml spring: cloud: nacos: server-addr: localhost:8848 ``` > **注意**:不要忘了注释掉eureka的地址 ### 3)重启 重启微服务后,登录nacos管理页面,可以看到微服务信息:  ## 5.3.服务分级存储模型 一个**服务**可以有多个**实例**,例如我们的user-service,可以有: - 127.0.0.1:8081 - 127.0.0.1:8082 - 127.0.0.1:8083 假如这些实例分布于全国各地的不同机房,例如: - 127.0.0.1:8081,在上海机房 - 127.0.0.1:8082,在上海机房 - 127.0.0.1:8083,在杭州机房 Nacos就将同一机房内的实例 划分为一个**集群**。 也就是说,user-service是服务,一个服务可以包含多个集群,如杭州、上海,每个集群下可以有多个实例,形成分级模型,如图:  微服务互相访问时,应该尽可能访问同集群实例,因为本地访问速度更快。当本集群内不可用时,才访问其它集群。例如:  杭州机房内的order-service应该优先访问同机房的user-service。 ### 5.3.1.给user-service配置集群 修改user-service的application.yml文件,添加集群配置: ```yaml spring: cloud: nacos: server-addr: localhost:8848 discovery: cluster-name: HZ # 集群名称 ``` 重启两个user-service实例后,我们可以在nacos控制台看到下面结果:  我们再次复制一个user-service启动配置,添加属性: ```sh -Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH ``` 配置如图所示:  启动UserApplication3后再次查看nacos控制台:  ### 5.3.2.同集群优先的负载均衡 默认的`ZoneAvoidanceRule`并不能实现根据同集群优先来实现负载均衡。 因此Nacos中提供了一个`NacosRule`的实现,可以优先从同集群中挑选实例。 1)给order-service配置集群信息 修改order-service的application.yml文件,添加集群配置: ```sh spring: cloud: nacos: server-addr: localhost:8848 discovery: cluster-name: HZ # 集群名称 ``` 2)修改负载均衡规则 修改order-service的application.yml文件,修改负载均衡规则: ```yaml userservice: ribbon: NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则 ``` ## 5.4.权重配置 实际部署中会出现这样的场景: 服务器设备性能有差异,部分实例所在机器性能较好,另一些较差,我们希望性能好的机器承担更多的用户请求。 但默认情况下NacosRule是同集群内随机挑选,不会考虑机器的性能问题。 因此,Nacos提供了权重配置来控制访问频率,权重越大则访问频率越高。 在nacos控制台,找到user-service的实例列表,点击编辑,即可修改权重:  在弹出的编辑窗口,修改权重:  > **注意**:如果权重修改为0,则该实例永远不会被访问 ## 5.5.环境隔离 Nacos提供了namespace来实现环境隔离功能。 - nacos中可以有多个namespace - namespace下可以有group、service等 - 不同namespace之间相互隔离,例如不同namespace的服务互相不可见  ### 5.5.1.创建namespace 默认情况下,所有service、data、group都在同一个namespace,名为public:  我们可以点击页面新增按钮,添加一个namespace:  然后,填写表单:  就能在页面看到一个新的namespace:  ### 5.5.2.给微服务配置namespace 给微服务配置namespace只能通过修改配置来实现。 例如,修改order-service的application.yml文件: ```yaml spring: cloud: nacos: server-addr: localhost:8848 discovery: cluster-name: HZ namespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间,填ID ``` 重启order-service后,访问控制台,可以看到下面的结果:   此时访问order-service,因为namespace不同,会导致找不到userservice,控制台会报错:  ## 5.6.Nacos与Eureka的区别 Nacos的服务实例分为两种l类型: - 临时实例:如果实例宕机超过一定时间,会从服务列表剔除,默认的类型。 - 非临时实例:如果实例宕机,不会从服务列表剔除,也可以叫永久实例。 配置一个服务实例为永久实例: ```yaml spring: cloud: nacos: discovery: ephemeral: false # 设置为非临时实例 ``` Nacos和Eureka整体结构类似,服务注册、服务拉取、心跳等待,但是也存在一些差异:  - Nacos与eureka的共同点 - 都支持服务注册和服务拉取 - 都支持服务提供者心跳方式做健康检测 - Nacos与Eureka的区别 - Nacos支持服务端主动检测提供者状态:临时实例采用心跳模式,非临时实例采用主动检测模式 - 临时实例心跳不正常会被剔除,非临时实例则不会被剔除 - Nacos支持服务列表变更的消息推送模式,服务列表更新更及时 - Nacos集群默认采用AP方式,当集群中存在非临时实例时,采用CP模式;Eureka采用AP方式 最后修改:2023 年 09 月 27 日 © 允许规范转载 打赏 赞赏作者 支付宝微信 赞 如果觉得我的文章对你有用,请随意赞赏