【学习笔记】SpringCloud微服务架构

SpringCloud微服务架构

一、认识微服务

1. 服务架构的演变

1.1 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。

• 优点：架构简单；部署成本低
• 缺点：耦合度高

1.2 分布式架构

根据业务功能对系统进行拆分，每个业务模块作为独立项目开发，称为一个服务。

• 优点：降低耦合度；有利于服务升级拓展

1.3 服务治理

分布式架构要考虑的问题：

• 服务拆分粒度如何？
• 服务集群地址如何维护？
• 服务之间如何实现远程调用？
• 服务健康状态如何感知？

1.4 微服务

微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案，微服务架构特征：

• 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，避免重复业务开发
• 面向服务：微服务对外暴露业务接口
• 自治：团队独立、技术独立、数据独立、部署独立
• 隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题

1.5 总结

单体架构特点？

• 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

分布式架构特点？

• 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

• 优点：拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低

• 缺点：架构非常复杂，运维、监控、部署难度提高

2. 微服务技术对比

2.1 微服务架构

微服务这种方案需要技术框架来落地，全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地技术。在国内最知名的就是SpringCloud和阿里巴巴的Dubbo。

2.2 微服务技术对比

2.3 企业需求

1. SpringCloud + Feign
   • 采用SpringCloud技术栈
   • 服务接口采用Restful风格
   • 服务调用采用Feign方式
2. SpringCloudAlibaba + Feign
   • 采用SpringCloudAlibaba技术栈
   • 服务接口采用Restful风格
   • 服务调用采用Feign方式
3. SpringCloudAlibaba + Dubbo
   • 使用SpringCloudAlibaba技术栈
   • 服务接口采用Dubbo协议标准
   • 服务调用采用Dubbo方式
4. Dubbo原始模式
   • 基于Dubbo老旧技术体系
   • 服务接口采用Dubbo协议标准
   • 服务调用采用Dubbo方式

3. SpringCloud

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：

• 服务注册发现
  • Eureka，Nacos，Consul
• 服务远程调用
  • OpenFeign，Dubbo
• 统一配置管理
  • SpringCloudConfig，Nacos
• 统一网管路由
  • SpringCloudGateway，Zuul
• 服务链路监控
  • Zipkin，Sleuth
• 流控、降级、保护
  • Hystix，Sentinel

二、微服务拆分案例

1. 服务拆分

1.1 服务拆分注意事项

1. 不同微服务，不要重复开发相同业务
2. 微服务数据独立，不要访问其他微服务的数据库
3. 微服务可以将自己的业务暴露为接口，供其他微服务使用

2. 服务间调用

2.1 步骤

1. 注册RestTemplate，将RestTemplate注入到Spring容器中

   @MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
   @SpringBootApplication
   public class OrderApplication {
   
       public static void main(String[] args) {
           SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
       }
   
       /**
        * 创建RestTemplate并注入spring容器
        */
       @Bean
       public RestTemplate restTemplate() {
           return new RestTemplate();
       }
   }
   

2. 服务远程调用RestTemplate，发送url

   @Service
   public class OrderService {
   
       @Autowired
       private OrderMapper orderMapper;
   
       @Autowired
       private RestTemplate restTemplate;
   
       public Order queryOrderById(Long orderId) {
           // 1.查询订单
           Order order = orderMapper.findById(orderId);
           // 2. 利用RestTemplate发送http请求
           // 2.1 url路径
           String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
           // 2.2 发送http请求，实现远程调用
           User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
           // 3.封装user到order中去
           order.setUser(user);
           // 4.返回
           return order;
       }
   }
   

2.2 提供者和消费者

• 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）
• 服务A调用服务B，服务B调用服务C，那么服务B是什么角色？
  • 要相对来言。A对B说，B是提供者；B对C而言，B是消费者
• 一个服务可以是同时是服务者和消费者

三、eureka注册中心

1. 远程调用问题

• 服务消费者该如何获取服务提供者的地址信息？拉取服务
• 如果有多个服务提供者，消费者该如何选择？负载均衡算法
• 消费者如何得知服务提供者的健康状态？心跳续约

2. eureka原理

2.1 Eureka作用

• 消费者该如何获取服务提供者具体信息？
  • 服务提供者启动时向eureka注册自己的信息
  • eureka保存这些信息
  • 消费者根据服务名称向eureka拉取提供者信息
• 如果有多个服务提供者，消费者该如何选择？
  • 服务消费者利用负载均衡算法，从服务列表中挑选一个
• 消费者如何感知服务提供者健康状态？
  • 服务提供者会每隔30秒向EurekaServer发送心跳请求，报告健康状态
  • eureka会更新记录服务列表信息，心跳不正常会被剔除
  • 消费者就可以拉取到最新的信息

2.2 总结

在Eureka架构中，微服务角色有两类：

• EurekaServer：服务端，注册中心
  • 记录服务信息
  • 心跳监控
• EurekaClient：客户端
  • Provider：服务提供者，例如案例中的 user-service
    • 注册自己的信息到EurekaServer
    • 每隔30秒向EurekaServer发送心跳
  • consumer：服务消费者，例如案例中的 order-service
    • 根据服务名称从EurekaServer拉取服务列表
    • 基于服务列表做负载均衡，选中一个微服务后发起远程调用

3. 搭建EurekaServer

3.1 步骤

1. 创建项目，引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-server的依赖

   
   <dependency>
       <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-serverartifactId>
   dependency>
   

2. 编写启动类，添加@EnableEurekaServer注解

   @EnableEurekaServer
   @SpringBootApplication
   public class EurekaApplication {
   
       public static void main(String[] args) {
           SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
       }
   }
   

3. 添加application.yml文件，编写下面的配置

   server:
     port: 10086 # 服务端口
   spring:
     application:
       name: eureka-server # eureka的服务名称
   eureka:
     client:
       service-url:
         defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/ # eureka的地址信息
   

4. 服务注册

4.1 注册user-service步骤

1. 在user-service项目引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖

   
   <dependency>
       <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-clientartifactId>
   dependency>
   

2. 在application.yml文件，编写下面的配置

   spring:
     application:
       name: userservice
   eureka:
     client:
       service-url:
         defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/ # eureka的地址信息
   

4.2 启动多实例时的问题

5. 服务发现

5.1 在order-service完成服务拉取

服务拉取是基于服务名称获取服务列表，然后在对服务列表做负载均衡

1. 修改OrderService的代码，修改访问的url路径，用服务名代替ip、端口：

   // 2.1 url路径
   String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
   

2. 在order-service项目的启动类OrderApplication中的RestTemplate添加负载均衡注解：

   /**
    * 创建RestTemplate并注入spring容器
    */
   @Bean
   @LoadBalanced // 负载均衡注解
   public RestTemplate restTemplate() {
       return new RestTemplate();
   }
   

6. 总结

1. 搭建EurekaServer
   • 引入eureka-server依赖
   • 添加@EnableEurekaServer注解
   • 在application.yml中配置eureka地址
2. 服务注册
   • 引入eureka-client依赖
   • 在application.yml中配置eureka地址
3. 服务发现
   • 引入eureka-client依赖
   • 在application.yml中配置eureka地址
   • 给RestTemplate添加@LoadBalanced注解
   • 用服务提供者的服务名称远程调用

四、Ribbon负载均衡原理

1. 负载均衡原理

1.1 负载均衡流程图

2. 负载均衡策略

2.1 IRule的实现图

Ribbon的负载均衡规则是一个叫做IRule的接口来定义的，每一个子接口都是一种规则：

2.2 内置负载均衡规则类

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..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

2.3 调整负载均衡的规则

通过定义IRule实现可以修改负载均衡，有两种方式：

1. 代码方式：在order-service中OrderApplication类中，定义一个新的IRule 【作用于全局的，不管orderservice调用哪一个服务，都是按照新的IRule执行】

   @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**【针对某个微服务而言】**

   userservice:
     ribbon:
       NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则 
   

3. 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：

ribbon:
  eager-load:
    clients: userservice # 制定对userservice这个服务饥饿加载
    enabled: true # 开启饥饿加载

4. 总结

1. Ribbon负载均衡规则
   1. 规则接口是IRule
   2. 默认实现是ZoneAvoidanceRule，根据zone选择服务列表，然后轮询
2. 负载均衡自定义方式
   1. 代码方式：配置灵活，但修改时需要重新打包发布
   2. 配置方式：直观，方便，无需重新打包发布，但是无法做全局配置
3. 饥饿加载
   1. 开启饥饿加载
   2. 指定饥饿加载的微服务名称

五、nacos注册中心

1. 认识和安装Nacos

在nacos的bin目录下启动cmd，输入指令 startup.cmd -m standalone开始单击模式

2. Nacos快速入门

2.1 服务注册到Nacos

1. 在cloud-demo01父工程中添加spring-cloud-alibaba的管理依赖

   
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
       <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependenciesartifactId>
       <version>2.2.5.RELEASEversion>
       <type>pomtype>
       <scope>importscope>
   dependency>
   

2. 注释掉order-service和user-service中原有的eureka依赖。

3. 添加nacos的客户端依赖：

   
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
   dependency>
   

4. 修改user-service&order-service中的application.yml文件，注释eureka地址，添加nacos地址：

   cloud:
     nacos:
       server-addr: localhost:8848
   

5. 启动并测试：

2.2 总结

1. Nacos服务搭建
   1. 下载安装包
   2. 解压
   3. 在bin目录下运行指令：startup.cmd -m standalone
2. Nacos服务注册或发现
   1. 引入nacos.discovery依赖
   2. 配置nacos地址spring.cloud.nacos.server-addr

3. Nacos服务分级存储模型

3.1 Nacos服务分级存储模型

3.2 服务跨集群调用问题

服务调用尽可能选择本地集群的服务，跨集群调用延迟较高

本地集群不可访问时，再去访问其它集群

3.3 服务集群属性

1. 修改application.yml，添加如下属性

   cloud:
     nacos:
       server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
       discovery:
         cluster-name: BJ # 配置集群名称，也就是机房位置，例如：BJ代表北京
   

2. 在Nacos控制台中可以看到集群的变化

3. 总结

   1. Nacos服务分级存储模型

      1. 一级是服务，例如userservice
      2. 二级是集群，例如杭州或上海
      3. 三级是实例，例如杭州机房的某台部署了userservice的服务器

   2. 如何设置实例的集群属性

      1. 修改application.yml文件，添加spring.cloud.nacos.discovery.cluster-name属性即可

3.4 根据集群负载均衡

1. 修改order-service中的application.yml，设置集群为HZ：

   cloud:
     nacos:
       server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
       discovery:
         cluster-name: HZ # 配置集群名称，也就是机房位置
   

2. 然后在order-service中设置负载均衡的IRule为NacosRule，这个规则优先会寻找与自己同集群的服务：

   userservice:
     ribbon:
       NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则
   

3.5 Nacos集群访问特点

1. 优先访问同集群
2. 在同集群内采用随机方式访问实例
3. 总结
   1. NacosRule负载均衡策略
      1. 优先选择同集群服务实例列表
      2. 本地集群找不到提供者，才去其它集群寻找，并且会报警告
      3. 确定了可用实例列表后，再采用随机负载均衡挑选实例

3.6 实例的权重控制

1. Nacos控制台可以设置实例的权重值，0~1之间

2. 同集群内的多个实例，权重越高被访问的频率越高

3. 权重设置为0则完全不会被访问

4. 

5. 

4. Nacos环境隔离——namespace

4.1 介绍

Nacos中服务存储和数据存储的最外层都是一个名为namespace的东西，用来做最外层隔离

4.2 设置namespace

1. 

2. 

3. 创建好后记住命名空间ID，这个用于写入到服务的yaml文件中

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/da7b4aca17aa45379ab6ac36bea318ec.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBAQmxhY2tCb3hf,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)

4. 配置yaml文件，添加namespace：

   cloud:
     nacos:
       server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
       discovery:
         cluster-name: HZ # 配置集群名称，也就是机房位置
         namespace: cac40efa-e6d8-424e-bcd3-1100a94539c4
   

5. 重启order-service后，再来查看控制台
   
   

6. 【注意】不同namespace下的服务是不可见的

4.3 nacos临时实例和非临时实例

cloud:
  nacos:
    server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
    discovery:
      cluster-name: HZ # 配置集群名称，也就是机房位置
      namespace: cac40efa-e6d8-424e-bcd3-1100a94539c4
      ephemeral: false # 是否是临时实例

4.4 Nacos和Eureka共同点

1. 都支持服务注册和服务拉取
2. 都支持服务提供者心跳方式做健康检测

4.5 Nacos和Eureka区别

1. 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**（主动检测对服务器压力大）**
2. 临时实例心跳不正常会被剔除，非临时实例则不会被剔除
3. 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
4. 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

六、Nacos配置

七、Feign远程调用

八、Gateway服务网管