SpringCloud学习-实用篇01

以下内容的代码可见:SpringCloud_learn/day01

1.认识微服务


单体架构和分布式架构

  • 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
  • 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:降低服务耦合,有利于服务升级拓展
  • 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?

微服务是什么?

微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案,该架构特征如下:

  • 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,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
  • 架构复杂,运维、监控、部署难度提高

2.服务拆分及远程调用


注意事项

  • 单一职责:不同微服务,不要重复开发相同业务
  • 数据独立:不要访问其它微服务的数据库
  • 面向服务:将自己的业务暴露为接口,供其它微服务调用

案例分析

假设此时需要根据订单id查询订单的同时,把订单所属的用户信息一起返回,该如何完成?

  • 传统方式:

    • 在订单模块中根据订单id查询订单
    • 在用户模块中根据用户id查询用户
    • 将两个结果进行拼接
  • 远程调用:即在订单模块(该接口地址为http://locahost:8080/order/xxx)中调用http://locahost:8081/user/xxx

    • 在订单模块的OrderApplication中注册RestTemplate
    public class OrderApplication {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
        }
        @Bean
        public RestTemplate restTemplate(){
            return new RestTemplate();
        }
    }
    
    • 修改订单模块中的OrderServicequeryOrderById方法:
    public Order queryOrderById(Long orderId) {
        // 1.查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
        // 2.查询用户
        String url = "http://localhohst:8081/user/" + order.getUserId();
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);  // 发送http请求
        // 3.封装user信息
        order.setUser(user);  // 注意:Order类中具有User类型的字段,这与数据库中的字段不一致
        // 4.返回
        return order;
    }
    

提供者与消费者

  • 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,比如用户模块)

  • 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,比如订单模块)

  • 提供者与消费者角色是相对的,一个服务可以同时是服务提供者和服务消费者


3.Eureka注册中心


远程调用的问题

  • 服务消费者该如何获取服务提供者的地址信息?在2.服务拆分及远程调用中采用的是硬编码的形式,如果有多个服务提供者则每次都要对ip地址进行更换

  • 如果有多个服务提供者,消费者该如何选择?

  • 消费者如何得知服务提供者的健康状态?


Eureka的作用

  • 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

SpringCloud学习-实用篇01_第1张图片


实践案例

  • 搭建注册中心(即搭建EurekaServer):

    • 创建新项目,引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-server的依赖
    • 编写启动类,添加@EnableEurekaServer注解
    • 添加application.yml文件,编写以下配置:
    server:
      port: 10086
    spring:
      application:
        name: eurekaserver
    eureka:
      client:
        service-url:
          defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/  # eureka本身也是一个服务,所以会将自己注册上去
    
  • 注册user-serviceorder-service(order-service虽然是消费者,但与user-service一样都是eureka的客户端,同样可实现服务注册),以注册user-service为例:

    • user-service项目引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖
    • application.yml文件编写以下配置:
    spring:
      application:
        name: userservice
    eureka:
      client:
        service-url:
          defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/
    
  • order-service完成服务拉取:服务拉取基于服务名称获取服务列表,然后再对服务列表做负载均衡

    • 修改OrderService的代码,修改访问的url路径,用服务名代替ip、端口:
    String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
    
    • order-service的启动类OrderApplication中的RestTemplate加负载均衡注解(因为开启了两个user-service):
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
    

4.Ribbon负载均衡


负载均衡流程

当远程调用http://userservice/user/xxx时,该地址并不是一个可以直接访问的地址,这该咋办?此时需要Ribbon

  • 简易流程图:

SpringCloud学习-实用篇01_第2张图片

  • 详细流程图:

SpringCloud学习-实用篇01_第3张图片


负载均衡策略

  • Ribbon的负载均衡规则是由IRule接口定义的,每一个子接口都是一种规则

SpringCloud学习-实用篇01_第4张图片

  • 通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则,有两种方式:

    • order-service中的OrderApplication类中定义一个新的IRule
    // 之后无论orderservice调用哪个服务模块都使用该规则
    @Bean
    public IRule randomRule() {
        return new RandomRule();
    }
    
    • order-serviceapplication.yml文件中添加新的配置(更加灵活)
    # 指定服务名称,这样在调用该服务时才会使用到配置的规则
    userservice:
      ribbon:
        NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则 
    
  • 饥饿加载:

    • Ribbon默认是采用懒加载,即第一次访问(比如输入http://localhost:8080/order/101)时才去创建LoadBalanceClient,请求时间很长
    • 饥饿加载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:
        enabled: true # 开启饥饿加载
          clients: userservice # 指定对userservice服务进行饥饿加载
    

5.Nacos注册中心

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


安装nacos

tips:

  • 如果启动不了,注意环境变量中是否存在名称为JAVA_HOME变量
  • 启动nacos
    • 进入nacos所在文件下的bin目录
    • 在命令行窗口输入startup.cmd -m standalone(关闭的时候在另一个窗口输入shutdown.cmd)
  • 打开网页后账号和密码都是nacos

服务注册到Nacos

完成Nacos的安装后,进行以下几个步骤:

  • 在父工程cloud-demo中添加管理依赖spring-cloud-alibaba-dependencies
  • 注释order-serviceuser-service中原有的eureka依赖
  • order-serviceuser-service中添加nacos的客户端依赖spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
  • 修改user-serviceorder-service中的application.yml文件,注释eureka地址,添加nacos地址:
spring:
  cloud:
    nacos:  # 配置nacos
    server-addr: localhost:8848  # nacos服务地址
  • 启动并测试

Nacos服务分级存储模型

一个服务可以存在多个实例,每个实例又可以分布在不同的集群中:

SpringCloud学习-实用篇01_第5张图片


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,因为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

SpringCloud学习-实用篇01_第6张图片


服务集群配置

假设存在user-service1user-service2user-service3三个实例,要将其中两个配置到同个集群中,剩余实例配置到另个集群中

  • 修改user-serviceapplication.yml:在配置文件中添加以下内容后启动其中两个实例,再修改集群名称然后启动剩余实例
spring:
  cloud:
    nacos: 
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: KM  # 集群名称(自定义),另一个修改为DG
  • nacos网页中可以看到user-service对应的两个集群以及详细的实例信息

根据集群负载均衡

假设想让order-service调用KM集群中的user-service实例:

  • 修改order-serviceapplication.yml:让该服务也在KM集群中
spring:
  cloud:
    nacos: 
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: KM  # 集群名称(即让自己属于KM集群)
  • 再次修改order-serviceapplication.yml:设置负载均衡的IRuleNacosRule(该规则会优先寻找与自己同集群的服务进行随机访问):
userservice: 
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule 

tips:

  • 如果KM集群中的user-service实例挂了或未启动,则order-service再去访问DG集群的user-service实例

根据权重负载均衡

Nacos网页中可以设置实例的权重值,进而控制不同机器承担不同数量的用户请求:

  • 选择某个服务并进入其实例界面,点击编辑按钮
  • 在权重框中自定义权重(权重越高被访问的频率越高,设置为0则完全不会被访问,方便对某个服务器进行停机升级的同时不影响用户使用服务)

环境隔离namespace

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(图中集群在Service下)

SpringCloud学习-实用篇01_第7张图片

使用namespace的具体操作步骤如下:

  • 创建namespace,用来隔离不同环境:

SpringCloud学习-实用篇01_第8张图片

  • 填写一个新的命名空间信息:

SpringCloud学习-实用篇01_第9张图片

  • 修改目标application.yml(这里以order-service为例):将新空间的命名空间ID添加到文件中
spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: KM
        namespace: xxxx  # 命名空间ID
  • 重启order-service并访问http://localhost:8080/order/101,因为namespaceuser-service(属于默认的public命名空间)不同会导致找不到user-service(不同namespace下的服务互相不可见),控制台报错

原理

  • Nacoseureka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
  • NacosEureka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(即宕机)会被剔除,非临时实例则不会被剔除(标记为不健康),可使用以下代码配置临时(默认)和非临时实例
    spring:
      cloud:
        nacos: 
          server-addr: localhost:8848
          discovery:
            cluster-name: KM  
            ephemeral: false  # 设置为非临时实例
    
    • 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(Eureka采用pullNacospush+pull)
    • 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

SpringCloud学习-实用篇01_第10张图片


参考

黑马程序员SpringCloud框架P1-P23


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