SpringCloud+RabbitMQ+Docker+Redis+搜索+分布式学习-Day 01

SpringCloud分布式学习

SpringCloud分布式学习-Day 01 — Eureka-注册中心,Ribbon-负载均衡,Nacos-注册中心
SpringCloud分布式学习-Day 02 — Nacos-配置中心, Feign-远程调用,Gateway-服务网关
SpringCloud分布式学习-Day 03 — Docker-应用部署
SpringCloud分布式学习-Day 04 — RabbitMQ-消息队列

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前言

本文为黑马程序员SpringCloud+RabbitMQ+Docker+Redis+搜索+分布式，系统详解springcloud微服务技术栈课程学习笔记,点击进入视频教学
附:学习资料

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一、什么是微服务?

微服务(Microservices) 是一种软件架构风格，它是以专注于单一责任与功能的小型功能区块 (Small Building Blocks) 为基础，利用模组化的方式组合出复杂的大型应用程序，各功能区块使用与语言无关 (Language-Independent/Language agnostic) 的 API 集相互通讯。--------来自维基百科

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
  

1.1 单体架构与分布式架构

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（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：

• 降低服务耦合
• 有利于服务升级和拓展

缺点：

• 服务调用关系错综复杂

分布式架构虽然降低了服务耦合，但是服务拆分时也有很多问题需要思考：

• 服务拆分的粒度如何界定？
• 服务之间如何调用？
• 服务的调用关系如何管理？

人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构。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 。

1.2 微服务框架

目前主流的微服务技术框架有Dubbo,SpringCloud,SpringCloudAlibaba

其中Dubbo较为老旧,使用起来较为复杂,而SpringCloud则相对更易上手,且消有息总线、数据流、服务跟踪、批量任务等组件；SpringCloudAlibaba则能兼容Dubbo协议标准的服务接口,以及Restful风格的接口,是目前非常流行的微服务技术框架.

二、SpringCloud简介

Spring Cloud是一系列框架的有序集合。它利用Spring Boot的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，都可以用Spring Boot的开发风格做到一键启动和部署。Spring Cloud并没有重复制造轮子，它只是将各家公司开发的比较成熟、经得起实际考验的服务框架组合起来，通过Spring Boot风格进行再封装屏蔽掉了复杂的配置和实现原理，最终给开发者留出了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。--------来自百度百科

其常见组件包括:

• 注册中心: Eureka, Nacos, Consul
• 服务远程调用: OpenFeign, Dubbo
• 配置中心: SpringCloudConfig, Nacos
• 服务网关: SpringCloudGateway, Zuul
• 服务链路监控: Zipkin, Sleuth
• 流控,降级,保护: Hystix, Sentinel

三、服务拆分和远程调用

3.1.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

订单模块

数据库

用户功能

数据库

商品功能

数据库

支付功能

数据库

3.2.服务拆分示例

首先创建好mysql对应的库,导入sql文件

来到idea打开cloud-demo项目,记得修改jdk使用jdk1.8,以及数据库配置中的用户名称和密码
提示：demo代码以及sql文件等在学习资料里学习资料

启动两个项目,在浏览器访问http://localhost:8081/user/1,即可得到用户id=1的用户信息,访问http://localhost:8080/order/101,则可得到订单号=101的订单信息


可以发现,订单信息中的"user"字段为null,也就是没有获取到,所以现在我们需要在order-service中 向user-service发起一个http的请求，调用http://localhost:8081/user/{userId}这个接口。

注册RestTemplate：在OrderApplication启动类中注册RestTemplate实例:

package cn.itcast.order;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {

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

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

修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法：

@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.根据userId发起http请求查询用户
        String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        // 3.封装user到Order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }
}       

此时重启两个服务,再次访问http://localhost:8080/order/101,可以看到,user信息已经被order-service取到了

在本次示例中,order-service作为服务消费者,调用了服务提供者user-service,当然没有绝对的消费者和提供者,只是针对某个业务角度,有这两个角色存在.

四、Eureka注册中心

4.1.Eureka的结构和作用

当服务提供者user-service部署了多个实例,order-service需要调用user-service时如何取到user-service的地址呢?这时候就需要一个注册中心,每当部署一个服务提供者时,就到注册中心注册一下服务信息,而服务消费者需要调用服务的时候就可以到注册中心获取到对应服务提供者的信息列表.

获取地址信息的流程如下：

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

那么问题来了,服务消费者如怎么就知道这个提供者是不是正常运行的呢?由上图我们可以知道:

• 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

4.2.搭建eureka-server

首先大家注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的微服务
1.在cloud-demo父工程下，创建一个子模块eureka-server

2.引入eureka依赖
引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖：

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

3.编写启动类
给eureka-server服务编写一个启动类，一定要添加一个@EnableEurekaServer注解，开启eureka的注册中心功能：

package cn.itcast.eureka;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;

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

4.编写配置文件
编写一个application.yml文件，内容如下(这里将eureka-server自己也注册到了eureka上)：

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

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：

4.3.服务注册

注册中心微服务已经搭建好了,接下来我们需要将user-service注册到eureka-server中去:
1.引入eureka依赖
在user-service的pom文件中，引入下面的eureka-client依赖：

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

2.修改配置文件

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

启动eureka-server服务及user-service服务,我们发现当前已在Eureka中注册的实例栏中有了user-service的信息:

3.启动多个user-service实例
为了演示一个服务有多个实例的场景，我们添加一个SpringBoot的启动配置，再启动一个user-service:

调出Services栏:

显示如下(在服务有运行的情况下):

如果没有服务显示,则可能是被隐藏了,点击+号选择Hidden Run Configurations

如果还是没有,可能是没有添加服务运行类型,选择添加application类型:

右键UserApplication选择复制

填写配置,-DServer.port=8082 为新user-service实例修改端口号:

启动服务

可以看到eureka-server管理页面数值变化

4.4.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。对order-service做同上一步user-service一样的操作:引入erueka原来,添加配置.然后,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。

1.修改orde-service代码用服务名称代替ip端口

2.添加注解
在order-service的OrderApplication中，给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解：

重启order-service服务,再次访问http://localhost:8080/order/101,发现其中一个user-service服务打印了sql信息,再请求一次,发现另一个user-service服务也打印了sql信息,我们发现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。

那么springcloud是如何实现负载均衡的呢?

五、Ribbon负载均衡

5.1.负载均衡原理

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

源码这里就不做详细说明了,视频里说的非常清楚,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。用一幅图来总结一下

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user-service
• DynamicServerListLoadBalancer根据user-service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

5.2.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：

默认的实现就是ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案.

5.2.1.自定义负载均衡策略:

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(总负载均衡策略)：

@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(针对某个服务的负载均衡策略)：

user-service: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是user-service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。

5.3.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:
    enabled: true # 开启饥饿加载
    clients: user-service # 开启饥饿加载的服务名称

如果clients要配置多个则可以

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true 
    clients: 
      - user-service # 配置多个饥饿加载服务
      - other-service

选择饿汉或者懒汉模式需要根据具体情况来进行判断,如果是调用频繁的服务,可以选择饥饿加载,在项目启动的时候先加载好,反之可选择懒加载的形式节省资源.

六、Nacos注册中心

6.1.认识和安装Nacos

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,其功能不仅涵盖了Eureka的服务的注册与发现,还有分布式配置等功能.
GitHub主页：https://github.com/alibaba/nacos

GitHub的Release下载页：https://github.com/alibaba/nacos/releases
安装完成后,进入nacos\bin目录不要双击startup.cmd文件启动nacos服务,因为默认是集群模式,使用命令进行单体启动.
windows命令如下:

startup.cmd -m standalone

默认端口号8848,如需修改则进入\nacos\conf目录下,application.properties修改端口号
在浏览器输入地址：http://127.0.0.1:8848/nacos即可访问,默认账号密码都是nacos:

6.2.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

1）引入依赖

在cloud-demo父工程的pom文件中的中引入SpringCloudAlibaba的依赖：

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

然后在user-service和order-service中的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。

2）配置nacos地址

在user-service和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

3）重启

重启微服务后，登录nacos管理页面，可以看到微服务信息
(跟eureka相比,这个界面确实友好得多了~)：

6.3.服务分级存储模型

一个服务可以有多个实例，例如我们的user-service，可以有:

• 127.0.0.1:8081
• 127.0.0.1:8082
• 127.0.0.1:8083

假如这些实例分布于全国各地的不同机房，例如：

• 127.0.0.1:8081，在上海机房
• 127.0.0.1:8082，在上海机房
• 127.0.0.1:8083，在杭州机房

Nacos就将同一机房内的实例 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，如图：

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。例如：

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

6.3.1.给user-service配置集群

修改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

重启两个user-service实例后，我们可以在nacos控制台看到下面结果：

我们再次复制一个user-service启动配置，添加属性：

-Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

配置如图所示：

启动UserApplication3后再次查看nacos控制台：

6.3.2.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order-service的application.yml文件，修改负载均衡规则为优先选择同集群(默认轮询)：

user-service:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则 

6.4.权重配置

实际部署中会出现这样的场景：

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：

在弹出的编辑窗口，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

6.5.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
  

6.5.1.创建namespace

默认情况下，所有service、data、group都在同一个namespace，名为public：

我们可以点击页面新增按钮，添加一个namespace：

然后，填写表单：

就能在页面看到一个新的namespace：

6.5.2.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nacos上面生成的ID

重启order-service后，访问控制台，可以看到下面的结果：

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

6.6.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和Eureka整体结构类似，服务注册、服务拉取、心跳等待，但是也存在一些差异：

• 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会被剔除，非临时实例则不会被剔除
  • 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
  • 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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总结

• 单体架构：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：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

  ①优点：拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低

  ②缺点：架构非常复杂，运维、监控、部署难度提高

• SpringCloud是微服务架构的一站式解决方案，集成了各种优秀微服务功能组件

• Eureka-注册中心 :
  当服务提供者有多个实例时,服务消费者可以通过注册中心获取到服务提供者的实例列表,从而发起调用.Eureka便是一种注册中心,Eureka还会接收服务提供者每30s一次的"心跳",若超过一定时间提供者未发送心跳,则Eureka便会认为该提供者实例故障,会将其从服务列表剔除.
  注册中心也是一个微服务,Eureka微服务的搭建在引入eureka-server依赖后,启动类上还需要添加@EnableEurekaServer注解,才能开启Eureka的注册中心功能.其他微服务注册到Eureka则需要引入eureka-client依赖,在配置文件配置服务名称以及Eureka服务地址.

• Ribbon-负载均衡:
  SpringCloudRibbon的底层采用了一个拦截器，拦截了服务消费者发出的请求，并根据请求的服务提供者名称到注册中心拉取服务列表,再做负载均衡选择一个服务进行请求,负载均衡策略默认是轮询,可通过配置文件等方式进行修改.

• Nacos-注册中心:
  Nacos相对于Eureka,功能更丰富,除了作注册中心,还可以作配置中心,除此之外,Nacos还支持主动检测提供者状态模式及服务列表变更主动消息推送.
  Nacos则可以直接下载安装,微服务注册到Nacos时,需要在父工程引入SpringCloudAlibaba的依赖,在微服务提供者与消费者引入nacos-discovery依赖以及在配置文件配置nacos服务地址.微服务还可以通过配置文件配置集群,通过修改负载均衡配置,还可以选择优先同集群规则.在nacos还能配置服务权重,以及通过namespace来实现环境隔离功能,及不同命名空间的服务不能互相调用

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