微服务学习-注册中心的搭建(Nacos、Eureka)

作者：ChenZhen

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1. 认识微服务

微服务架构风格是一种将单个应用程序开发为“一套小型服务”的方法，每个服务“运行在自己的进程中”，并通过轻量级机制(通常是HTTP资源API)进行通信。这些服务“围绕业务功能构建”，并通过全自动部署机制“独立部署”。“这些服务只有最低限度的集中管理”，可能是用不同的编程语言编写的，并使用不同的数据存储技术。

微服务是一种架构，这种架构是将单个的整体应用程序分割成更小的项目关联的独立的服务。一个服务通常实现一组独立的特性或功能，包含自己的业务逻辑和适配器。各个微服务之间的关联通过暴露api来实现。这些独立的微服务不需要部署在同一个虚拟机，同一个系统和同一个应用服务器中。

传统单体架构：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。优点是架构简单，部署成本低。缺点是耦合度高（维护困难、升级困难）

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。优点是服务耦合降低，有利于服务升级和拓展，缺点是服务调用关系错综复杂

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

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。

2. 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：

我学习的版本是 Hoxton.SR10，因此对应的SpringBoot版本是2.3.x版本。

3.服务的注册与发现

3.1 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。

服务拆分原则：

• 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

3.2远程调用

前面讲到我们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，每个功能模块分别部署在不同的服务器上，那么我们假设如果订单模块如果需要查询用户信息，就必须要去调用用户模块的业务方法，但此时用户模块和订单模块已经不在同一服务器上了，那么订单模块如何才能完成对用户模块功能的调用呢？这是微服务架构衍生的一个新的问题

这里我们使用远程调用技术，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，可以调用用户服务的Restful接口

3.2.1RestTemplate

这是springboot远程调用的一种技术实现方式

首先，我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中，注册RestTemplate实例：

@SpringBootApplication
public class OrderApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    }

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

实现对部署在本地8081端口的用户服务的远程调用，获取到用户信息

  // 2.利用RestTemplate发起http请求，查询用户
        // 2.1.url路径
        String url = "http://127.0.0.1:8081/user/" + order.getUserId();
        // 2.2.发送http请求，实现远程调用
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);

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。

4. Eureka注册中心

在上面我们通过直接填写url的方式进行远程调用，这种方式存在着一些弊端

• 我们该如何得知每个用户服务的IP地址呢？总不能每次都靠自己手写url吧，而且如果服务的地址变更了，那我们的代码也要随之变更，不具备高可用性
• 假如用户服务存在集群，那么我们该怎么进行服务的选择？
• order-service如何得知某个用户服务实例是否依然健康，是不是已经宕机？

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：

1. 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
2. eureka-server保存服务名称和服务实例地址列表的映射关系
3. 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
4. order-service从实例列表中利用负载均衡算法选中一个实例地址
5. 向该实例地址发起远程调用

• 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

4.1 搭建eureka注册中心

4.1.1 搭建eureka-server

首先搭建注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的springboot微服务即独立的工程。

引入依赖

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

给启动类添加@EnableEurekaServer注解，开启eureka的注册中心功能：

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

编写配置文件：

server:
  port: 10086  #自己指定端口
spring:
  application:
    name: eureka-server #服务名称
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka  #服务地址

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：

4.1.2 服务注册

当注册中心服务端已经启动完毕，我们可以将服务注册到注册中心中。

在服务提供者里（这里指user service）引入客户端依赖：

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

修改配置文件：

spring:
  application:
    name: userservice  #服务名称
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka  #服务地址

启动微服务，查看eureka-server管理页面，发现服务已经注册成功！

第一个是eureka本身的服务，因为在上面eureka服务端的配置时，其实也把他自身也添加到了注册中心

4.1.3 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。

在服务消费者里（这里指order service）引入客户端依赖：

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

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：

spring:
  application:
    name: orderservice
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

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：

修改访问的url路径，用服务名代替ip、端口：

  // 2.利用RestTemplate发起http请求，查询用户
        // 2.1.url路径
        String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
        // 2.2.发送http请求，实现远程调用
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);

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。

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。

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。

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userservice
• DynamicServerListLoadBalancer根据userservice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

4.1.4 自定义负载均衡策略

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：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..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

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：

@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：

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。

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。没错你又白学了(￣▽￣)"

5.1.认识和安装Nacos

Nacos是阿里巴巴的产品，现在是SpringCloud中的一个组件。相比Eureka功能更加丰富，在国内受欢迎程度较高。

在Nacos的GitHub页面，提供有下载链接，可以下载编译好的Nacos服务端或者源代码：

GitHub主页：https://github.com/alibaba/nacos

GitHub的Release下载页：https://github.com/alibaba/nacos/releases

采用1.4.1.版本的Nacos

将这个包解压到任意非中文目录下

目录说明：

• bin：启动脚本
• conf：配置文件

端口配置

Nacos的默认端口是8848，如果你电脑上的其它进程占用了8848端口，请先尝试关闭该进程。

如果无法关闭占用8848端口的进程，也可以进入nacos的conf目录，修改配置文件中的端口：

修改其中的内容：

启动

进入bin目录，然后执行命令即可：

• windows命令：

  startup.cmd -m standalone
  

执行后的效果如图：

访问

在浏览器输入地址：http://127.0.0.1:8848/nacos即可：

默认的账号和密码都是nacos，进入后：

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

引入依赖

在微服务的父工程的pom文件中的中引入SpringCloudAlibaba的依赖：

Maven中的dependencyManagement元素提供了一种管理依赖版本号的方式。在dependencyManagement元素中声明所依赖的jar包的版本号等信息，那么所有子项目再次引入此依赖jar包时则无需显式的列出版本号。Maven会沿着父子层级向上寻找拥有dependencyManagement 元素的项目，然后使用它指定的版本号。

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependenciesartifactId>
    <version>2.2.6.RELEASEversion>
    <type>pomtype>
    <scope>importscope>
dependency>

然后在服务提供者user-service和服务消费者order-service的pom文件中引入nacos-discovery依赖：

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

注意：不要忘了注释掉eureka的依赖。

配置nacos地址

在服务提供者user-service和服务消费者order-service的application.yml中添加nacos地址：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

注意：不要忘了注释掉eureka的地址

重启消费者和提供者后，登录nacos管理页面，可以看到微服务信息，成功注册！

5.3 服务发现

服务发现的操作基本与之前的一致，因为只是换了不同的注册中心，仍然使用RestTemplate来操作即可。

5.4 服务分级存储模型

Nacos将同一地域内的实例 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实例，每个实例可以属于不同集群，如杭州、上海，每个集群下可以有多个实例，形成分级模型

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。杭州机房内的order-service应该优先访问同机房的user-service。

修改服务提供者user-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ # 集群名称

5.5 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）给服务消费者order-service配置集群信息

修改order-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ # 集群名称

2）修改负载均衡规则

修改服务消费者order-service的application.yml文件，修改负载均衡规则：

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

5.6 权重配置

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：

注意：如果权重修改为0，则该实例永远不会被访问

5.7 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
• 用group来划分不同的功能的服务，互相可见

5.7.1 创建namespace

一个新的namespace：

5.7.2 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：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ
        namespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间，填ID

此时访问order-service，因为namespace不同，会导致找不到userservice，控制台会报错：

5.8 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：

spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        ephemeral: false # 设置为非临时实例

• 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
• 服务列表更新时，Nacos通过消息推送及时更新服务列表缓存