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一、背景
- 身为Java程序员，微服务是必须要掌握的一种架构。Spring Cloud作为提供微服务架构的完整技术生态链，给我们提供了非常多的框架与组件。其中的重要成员Spring Cloud Netflix也形成了一系列的技术栈：包括服务注册与发现（Eureka），断路器（Hystrix），智能路由（Zuul）和客户端负载平衡（Ribbon）等。
- 但不幸的是Spring Cloud Netflix的技术栈相继宣布进行维护阶段：
二、初识Spring Cloud Alibaba
- 做为国内互联网大厂的阿里巴巴，在开源领域的成就有目共睹。
- 2016 年，阿里全面拥抱 Spring Boot；
- 2017 年 12 月，Spring Cloud Alibaba 立项并顺利进入 Spring Cloud 孵化器。
- 2019 月 10 月 3 日，Spring Cloud Alibaba 正式 "挂牌" Spring 官方。 关于Spring Cloud Alibaba的孵化过程具体可参考：《Spring Cloud Alibaba 从孵化到 "挂牌" 之旅》
同 Spring Cloud 一样，Spring Cloud Alibaba 也是一套微服务解决方案，包含开发分布式应用微服务的必需组件，方便开发者通过 Spring Cloud 编程模型轻松使用这些组件来开发分布式应用服务。 （图片来源：阿里云云栖号）
- 做为微服务生态圈中冉冉升起的一颗新星，我们有理由去了解并掌握Spring Cloud Alibaba的各个技术栈。本文也将通过项目工程演练的方式对Spring Cloud Alibaba中的服务治理组件Nacos与高可用防护组件Sentinel进行基础实践。
三、Nacos的基础实践
- 在2018年 6 月份 Aliware 技术行上海站 Dubbo 开发者沙龙上，阿里巴巴高级技术专家郭平 (坤宇) 宣布了阿里巴巴的一个新开源项目 Nacos。
Nacos 支持几乎所有主流类型的“服务”的发现、配置和管理：
- Kubernetes Serviceg
- RPC & Dubbo RPC Service
- Spring Cloud RESTful Service Nacos生态图(来自Nacos官网)
3.1 安装Nacos并启动服务
- 获取Nacos安装文件并进行解压
# 下载nacos最新版
wget https://github.com/alibaba/nacos/releases/download/1.3.2/nacos-server-1.3.2.tar.gz
# 解压文件
tar -xvf nacos-server-1.3.2.tar.gz
# 通过nacos-mysql.sql脚本建立数据库
cd nacos/conf
vim nacos-mysql.sql
- 建立Nacos配置数据库
/******************************************/
/* 数据库全名 = nacos_config */
/* 表名称 = config_info */
/******************************************/
CREATE TABLE `config_info` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
`data_id` varchar(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
`group_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
`content` longtext NOT NULL COMMENT 'content',
`md5` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT 'md5',
`gmt_create` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
`gmt_modified` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
`src_user` text COMMENT 'source user',
`src_ip` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT 'source ip',
`app_name` varchar(128) DEFAULT NULL,
`tenant_id` varchar(128) DEFAULT '' COMMENT '租户字段',
`c_desc` varchar(256) DEFAULT NULL,
`c_use` varchar(64) DEFAULT NULL,
`effect` varchar(64) DEFAULT NULL,
`type` varchar(64) DEFAULT NULL,
`c_schema` text,
PRIMARY KEY (`id`),
...
- 修改配置文件
cd nacos/conf
# 编辑配置文件
vim application.properties
#*************** Spring Boot Related Configurations ***************#
### Default web context path:
server.servlet.contextPath=/nacos
### Default web server port:
server.port=8848
#*************** Network Related Configurations ***************#
### If prefer hostname over ip for Nacos server addresses in cluster.conf:
# nacos.inetutils.prefer-hostname-over-ip=false
### Specify local server's IP:
# nacos.inetutils.ip-address=
#*************** Config Module Related Configurations ***************#
### If use MySQL as datasource:
spring.datasource.platform=mysql
### Count of DB:
db.num=1
### Connect URL of DB:
db.url.0=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/nacos_config?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUnicode=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
db.user=root
db.password=root
- 运行nacos
cd nacos/bin
# 单机运行
sh startup.sh -m standalone
- 登录nacos控制台
3.2 建立微服务并向Nacos注册服务
建立微服务工程项目
勾选Nacos Service Discovery依赖
打开pom.xml，下载依赖
4.0.0
org.springframework.boot
spring-boot-starter-parent
2.2.9.RELEASE
nacos.democonsumer
sentinel
0.0.1-SNAPSHOT
sentinel
Demo project for Spring Boot
1.8
2.2.1.RELEASE
org.springframework.boot
spring-boot-starter-web
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
org.springframework.boot
spring-boot-starter-test
test
org.junit.vintage
junit-vintage-engine
com.alibaba.cloud
spring-cloud-alibaba-dependencies
${spring-cloud-alibaba.version}
pom
import
org.springframework.boot
spring-boot-maven-plugin
- 设置项目配置文件：application.yml
# 端口
server:
port: 8083
spring:
application:
name: goods-service
cloud:
# nacos服务注册
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
- 通过 Spring Cloud Alibaba原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务注册发现功能
// 通过 Spring Cloud 原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务注册发现功能
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoServiceApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoServiceApplication.class, args);
}
}
- 建立HTTP接口的商品信息微服务,模拟返回商品列表
/**
* 商品信息微服务-模拟返回商品列表
*/
@RestController
@RequestMapping("api/goods")
public class GoodsService {
public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GoodsService.class);
// 返回商品列表
@GetMapping
public List getAllGoods(HttpServletRequest httpServletRequest) {
List goods = new ArrayList<>();
goods.add(new Goods("电脑", 10));
goods.add(new Goods("手机", 20));
goods.add(new Goods("书籍", 30));
logger.info("服务被调用:"+httpServletRequest.getRequestURI());
return goods;
}
}
- 启动微服务程序
- 查看Nacos控制台的服务中心列表，可以看到商品信息微服务已在Nacos注册成功
3.3 建立微服务消费者进行服务调用
- 仿照以上3.2小节建立微服务提供者步骤，建立服务消费者工程项目；
- 打开pom.xml，下载依赖
...
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
...
- 项目配置：application.yml
# 端口
server:
port: 8090
# Spring配置
spring:
application:
name: user-consumer
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
enabled: true
# 调用微服务超时时间设置
ribbon:
ConnectTimeout: 5000
ReadTimeout: 5000
# feign日志以什么级别监控哪个接口
logging:
level:
nacos.democonsumer.GoodService : debug
# 商品微服务地址
service：
url=http://goods-service/
- 通过 Spring Cloud Alibaba原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务发现功能，并向Spring注册一个RestTemplate Bean
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoConsumerApplication {
// 向Spring注册一个RestTemplate Bean
@Bean
// 负载均衡
@LoadBalanced
RestTemplate restTemplate(){
return new RestTemplate();
}
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoConsumerApplication.class, args);
}
}
- 创建Restful测试接口，通过该测试接口可发现并调用Nacos中注册的商品信息微服务
/**
* 用户消费者--调用nacos服务中心的商品信息微服务，并对外提供RestFul接口测试
*/
@RestController
@RequestMapping("user/")
public class UserConsumer {
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@Value("${service.url}")
private String url;
@GetMapping("/goods")
public User getUserGoods() {
User user = new User();
// 调用商品微服务
Object response = restTemplate.getForEntity(url + "api/goods", Object.class).getBody();
try {
user.setName("jack");
user.setGoods((List) response);
} catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e.getMessage());
}
return user;
}
}
- 运行服务消费者程序，并打开HttpClient工具进行测试
3.4 Nacos小结
- Spring Cloud Alibaba 的Nacos组件可以完美取代Eureka做为微服务发现及注册的基础框架。
- 通过Nacos特性大图中，我们还可以了解到，Nacos除了服务发现的框架，还能做到配置管理，DNS服务等功能。
四、Sentinel的基础实践
4.1 安装Sentinel监控
- 通过https://github.com/alibaba/Sentinel/releases下载jar包
# 下载服务端
wget https://github.com/alibaba/Sentinel/releases/download/v1.8.0/sentinel- dashboard-1.8.0.jar
# 启动服务（默认端口为8080）
java -jar sentinel-dashboard-1.8.0.jar
- 登录控制台，默认用户名与密码为sentinel
4.2 通过Sentinel对微服务提供方进行流量控制
- 对原有商品信息微服务提供者增加Sentinel依赖
...
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-sentinel
...
- 修改项目配置文件application.yml增加Sentinel控制台地址
server:
port: 8083
spring:
application:
name: goods-service
cloud:
# nacos服务注册
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
# sentinel服务
sentinel:
transport:
dashboard: 172.16.109.118:8080
运行微服务程序，通过Nacos控制台观察微服务注册信息
我们再通过HttpClient工具访问一下微服务的Api端口，并进入Sentinel控制台进行监控：在控制台中，我们发现了服务名称，及该服务下的各种规则设置菜单。
4.2.1 通过JMeter模拟高并发流量
设置20000个并发请求
设置HTTP请求地址：
设置报告输出
启动JMeter，观察Sentinel控制台,可以看到QPS的实时状况。
4.2.2 设置流控规则进行流量控制
- 对Sentinel控制台中服务的资源增加流量控制规则
- 给微服务接口的QPS设置阈值
- 再次启动JMeter进行高并发测试，在控制台中进行观察，可以看到服务接口的QPS被限制在阈值以下。
- JMeter结果列表中可以观察到异常信息。
4.2.3 设置降级规则进行流量控制
- 对Sentinel控制台中服务的资源增加熔断降级规则
慢调用比例 (SLOW_REQUEST_RATIO)：选择以慢调用比例作为阈值，需要设置允许的慢调用 RT（即最大的响应时间），请求的响应时间大于该值则统计为慢调用。当单位统计时长（statIntervalMs）内请求数目大于设置的最小请求数目，并且慢调用的比例大于阈值，则接下来的熔断时长内请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态（HALF-OPEN 状态），若接下来的一个请求响应时间小于设置的慢调用 RT 则结束熔断，若大于设置的慢调用 RT 则会再次被熔断。
- 在实时监控界面可以看到请求被拒绝，证明熔断降级规则生效
- 在JMeter结果表格中也出现了大量失败的调用请求
4.3 通过Sentinel对微服务调用方进行流量控制
- Sentinel流程控制组件除了可以在微服务端进行必要的流量控制外，也可以在服务调用方的客户端进行控。，
- 微服务调用方加入OpenFeign组件
<-- pom.xml -->
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-openfeign
2.2.5.RELEASE
- 项目配置
server:
port: 8090
spring:
application:
name: user-consumer
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
# sentinel服务
sentinel:
transport:
dashboard: 172.16.109.118:8080
# 调用微服务超时时间设置
ribbon:
ConnectTimeout: 5000
ReadTimeout: 5000
# feign日志以什么级别监控哪个接口
logging:
level:
nacos.democonsumer.GoodService : debug
# 启用sentinel
feign:
sentinel:
enabled: true
- 主启动类增加注解
/**
* 主启动类
*/
// 启用Feign组件
@EnableFeignClients
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoConsumerApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoConsumerApplication.class, args);
}
}
- 参照Nacos中注册的服务名，在服务调用者程序中映射微服务接口， 并通过@FeignClient调用微服务，同时定义服务熔断时如何处理(fallback)
/**
* 映射商品微服务接口
*/
@Component
// 增加服务容错处理,指定服务熔断时处理的类名
@FeignClient(value="goods-service",fallback =FallBackService.class )
public interface GoodService {
@GetMapping(value="/api/goods")
List getGoods();
}
/**
* 服务熔断处理：返回空值
*/
@Component
public class FallBackService implements GoodService {
private final static Logger logger= LoggerFactory.getLogger(FallBackService.class) ;
@Override
public List getGoods() {
logger.info("服务已熔断...");
return new ArrayList<>();
}
}
- 服务调用者调用程序无需变化
/**
* 用户消费者--调用nacos服务中心的商品服务，并对外提供RestFul接口测试
*/
@RestController
@RequestMapping("user/")
public class UserConsumer {
// 注入商品微服务接品
@Autowired
private GoodService goodService;
@GetMapping("/goods")
public User getUserGoods() {
User user = new User();
// 通过GoodsService接口调用商品微服务
try {
List goods = goodService.getGoods();
user.setName("jack");
user.setGoods(goods);
} catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e.getMessage());
}
return user;
}
}
接下来启动微服务调用者，通过HttpClient工具进行测试，调用正常
进入到Sentinel控制台，同样可以看到消费者的Api接口
4.3.1 对服务调用者中的服务提供方进行流量控制
对Sentinel控制台中服务的资源增加流量控制规则，在FeignClient中，Sentinel为Feign调用生成了资源名策略定义，定义规则为 [httpmethod :protocol://requesturl]（比如 GET:http://goods-service/api/goods）
为便于测试，故意将QPS的单机阈值设为0
使用HttpClient工具再次测试，由于我们在流量控制规则中已对QPS做了限制，服务调用请求已无法通过，故触发fallback，返回空值。
服务调用者日志信息提示服务已熔断..
4.4 Sentinel实践小结
- Sentinel与Hystrix相比，更加轻量级：Sentinel对主流框架提供适配的 API，来定义需要保护的资源，并提供设施对资源进行实时统计和调用链路分析。
- Sentinel 提供了更加多样化的流量控制，熔断降级和系统负载保护手段。
- Sentine具备完善的实时监控和控制台。