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

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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？

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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

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2.服务拆分及远程调用

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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

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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OrderService的queryOrderById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;
  }
  

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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

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3.Eureka注册中心

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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？

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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

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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-service和order-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：

  • 在user-service项目引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖
  • 在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/
  

• 在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();
  

  • 在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();
  }
  

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4.Ribbon负载均衡

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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：

• 详细流程图：

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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

• 通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

  • 在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();
  }
  

  • 在order-service的application.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
  

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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

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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

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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-service和user-service中原有的eureka依赖
• 在order-service和user-service中添加nacos的客户端依赖spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
• 修改user-service和order-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

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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：

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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

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服务集群配置

假设存在user-service1、user-service2和user-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-service的application.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

• 在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

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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-service的application.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-service的application.yml：设置负载均衡的IRule为NacosRule(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

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根据权重负载均衡

在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)

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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)

使用namespace的具体操作步骤如下：

• 创建namespace，用来隔离不同环境：

• 填写一个新的命名空间信息：

• 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namespace与user-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

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原理

• 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(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pull，Nacos是push+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

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参考

黑马程序员SpringCloud框架P1-P23

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