微服务实战

微服务

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。

分布式架构: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:耦合度低,有利于服务升级拓展。

缺点:架构复杂,部署成本高。

微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案,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。

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企业需求

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

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学习路线

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SpringCloud

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:

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SpringCloud与SpringBoot的版本兼容关系如下:

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我们课堂学习的版本是 Hoxton.SR10,因此对应的SpringBoot版本是2.3.x版本。

服务拆分及远程调用

服务拆分注意事项

单一职责:不同微服务,不要重复开发相同业务。

数据独立:不同微服务都应该有自己独立的数据库。

面向服务:将自己的业务暴露为接口,供其它微服务调用。

远程调用方式

基于RestTemplate发起的http请求实现远程调用。

http请求做远程调用是与语言无关的调用,只要知道对方的ip、端口、接口路径、请求参数即可。

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)

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)

提供者与消费者角色其实是相对的。一个服务可以同时是服务提供者和服务消费者。

Eureka注册中心

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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。

搭建EurekaServer

搭建EurekaServer服务步骤如下:

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

  1. 编写启动类,添加@EnableEurekaServer注解

  1. 添加application.yml文件,编写下面的配置

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注册user-service

将user-service服务注册到EurekaServer步骤如下:

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

在application.yml文件,编写下面的配置:

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我们可以将user-service多次启动, 模拟多实例部署,但为了避免端口冲突,需要修改端口设置:

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注册order-service

order-service虽然是消费者,但与user-service一样都是eureka的client端,同样可以实现服务注册:

在order-service项目引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖

在application.yml文件,编写下面的配置:

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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:

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

Ribbon负载均衡

负载均衡流程

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源码解读

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负载均衡策略

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:

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修改负载均衡规则

  1. 代码方式:在order-service中的OrderApplication类中,定义一个新的IRule:

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  1. 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:

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:

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Nacos注册中心

认识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。

服务注册到Nacos

在cloud-demo父工程中添加spring-cloud-alilbaba的管理依赖:

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添加nacos的客户端依赖:

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

Nacos服务分级存储模型

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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,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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服务集群属性

修改application.yml,添加如下内容:

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在Nacos控制台可以看到集群变化:

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根据集群负载均衡

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

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:

根据权重负载均衡

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。

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。

  1. 在Nacos控制台可以设置实例的权重值,首先选中实例后面的编辑按钮

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  1. 将权重设置为0.1,测试可以发现8081被访问到的频率大大降低

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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。

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  1. 在Nacos控制台可以创建namespace,用来隔离不同环境

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  1. 然后填写一个新的命名空间信息

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  1. 保存后会在控制台看到这个命名空间的id

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  1. 修改order-service的application.yml,添加namespace

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  1. 重启order-service后,再来查看控制台

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

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nacos注册中心细节分析

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临时实例和非临时实例

服务注册到Nacos时,可以选择注册为临时或非临时实例,通过下面的配置来设置:

临时实例宕机时,会从nacos的服务列表中剔除,而非临时实例则不会。

Nacos与eureka对比

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

不同点

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

Nacos配置管理

统一配置管理

在Nacos中添加配置信息

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在弹出表单中填写配置信息

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配置获取的步骤如下

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1.引入Nacos的配置管理客户端依赖

2.在userservice中的resource目录添加一个bootstrap.yml文件,这个文件是引导文件,优先级高于application.yml:

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3.我们在user-service中将pattern.dateformat这个属性注入到UserController中做测试:

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配置自动刷新

Nacos中的配置文件变更后,微服务无需重启就可以感知。不过需要通过下面两种配置实现

方式一

在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope

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方式二

使用@ConfigurationProperties注解

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多环境配置共享

微服务启动时会从nacos读取多个配置文件:

[spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml,例如:userservice-dev.yaml

[spring.application.name].yaml,例如:userservice.yaml

无论profile如何变化,[spring.application.name].yaml这个文件一定会加载,因此多环境共享配置可以写入这个文件

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多种配置的优先级

服务名-profile.yaml >服务名称.yaml > 本地配置

Nacos集群搭建

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集群搭建步骤

1.搭建MySQL集群并初始化数据库表

2.下载解压nacos

3.修改集群配置(节点信息)、数据库配置

4.分别启动多个nacos节点

5.nginx反向代理

http客户端Feign

RestTemplate方式调用存在的问题

先来看我们以前利用RestTemplate发起远程调用的代码

存在下面的问题:

代码可读性差,编程体验不统一

参数复杂URL难以维护

Feign的介绍

Feign是一个声明式的http客户端,官方地址:https://github.com/OpenFeign/feign

其作用就是帮助我们优雅的实现http请求的发送,解决上面提到的问题。

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定义和使用Feign客户端

引入依赖

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在order-service的启动类添加注解开启Feign的功能

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编写Feign客户端

主要是基于SpringMVC的注解来声明远程调用的信息,比如:

服务名称:userservice

请求方式:GET

请求路径:/user/{id}

请求参数:Long id

返回值类型:User

用Feign客户端代替RestTemplate

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自定义Feign的配置

Feign运行自定义配置来覆盖默认配置,可以修改的配置如下

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一般我们需要配置的就是日志级别。

配置Feign日志有两种方式

方式一
全局生效
局部生效

方式二

java代码方式,需要先声明一个Bean

全局配置

而后如果是全局配置,则把它放到@EnableFeignClients这个注解中:

如果是局部配置,则把它放到@FeignClient这个注解中:

Feign的性能优化

Feign底层的客户端实现:

URLConnection:默认实现,不支持连接池

Apache HttpClient :支持连接池

OKHttp:支持连接池

因此优化Feign的性能主要包括:

使用连接池代替默认的URLConnection

日志级别,最好用basic或none

Feign的性能优化-连接池配置

Feign添加HttpClient的支持

引入依赖

配置连接池

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Feign的最佳实践

方式一(继承)

给消费者的FeignClient和提供者的controller定义统一的父接口作为标准。

服务紧耦合

父接口参数列表中的映射不会被继承

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方式二(抽取)

将FeignClient抽取为独立模块,并且把接口有关的POJO、默认的Feign配置都放到这个模块中,提供给所有消费者使用

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抽取FeignClient

实现最佳实践方式二的步骤如下:

首先创建一个module,命名为feign-api,然后引入feign的starter依赖

将order-service中编写的UserClient、User、DefaultFeignConfiguration都复制到feign-api项目中

在order-service中引入feign-api的依赖

修改order-service中的所有与上述三个组件有关的import部分,改成导入feign-api中的包

重启测试

当定义的FeignClient不在SpringBootApplication的扫描包范围时,这些FeignClient无法使用。有两种方式解决:

方式一:指定FeignClient所在包

方式二:指定FeignClient字节码

统一网关Gateway

为什么需要网关

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网关的技术实现

在SpringCloud中网关的实现包括两种:gateway,zuul。

Zuul是基于Servlet的实现,属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway则是基于Spring5中提供的WebFlux,属于响应式编程的实现,具备更好的性能。

搭建网关服务的步骤

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  1. 创建新的module,引入SpringCloudGateway的依赖和nacos的服务发现依赖

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2.编写路由配置及nacos地址

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路由断言工厂Route Predicate Factory

网关路由可以配置的内容包括

  • 路由id:路由唯一标示

  • uri:路由目的地,支持lb和http两种

  • predicates:路由断言,判断请求是否符合要求,符合则转发到路由目的地

  • filters:路由过滤器,处理请求或响应

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串,这些字符串会被Predicate Factory读取并处理,转变为路由判断的条件,例如Path=/user/**是按照路径匹配,这个规则是由org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来处理的,像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个。

Spring提供了11种基本的Predicate工厂

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路由过滤器 GatewayFilter

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器,可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理

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Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如

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给所有进入userservice的请求添加一个请求头:Truth=itcast is freaking awesome!

实现方式:在gateway中修改application.yml文件,给userservice的路由添加过滤器:

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默认过滤器

如果要对所有的路由都生效,则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下

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全局过滤器 GlobalFilter

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应,与GatewayFilter的作用一样。

区别在于GatewayFilter通过配置定义,处理逻辑是固定的。而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。定义方式是实现GlobalFilter接口。

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定义全局过滤器,拦截并判断用户身份

需求:定义全局过滤器,拦截请求,判断请求的参数是否满足下面条件:

参数中是否有authorization,

authorization参数值是否为admin

如果同时满足则放行,否则拦截

自定义类,实现GlobalFilter接口,添加@Order注解或者implements Ordered里面的getOrder()

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过滤器的执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器:当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter

请求路由后,会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter,合并到一个过滤器链(集合)中,排序后依次执行每个过滤器

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每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值,order值越小,优先级越高,执行顺序越靠前。

GlobalFilter通过实现Ordered接口,或者添加@Order注解来指定order值,由我们自己指定

路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定,默认是按照声明顺序从1递增。

当过滤器的order值一样时,会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

可以参考下面几个类的源码来查看:

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跨域问题处理

跨域:域名不一致就是跨域,主要包括:

域名不同: www.taobao.com 和 www.taobao.org 和 www.jd.com 和 miaosha.jd.com

域名相同,端口不同:localhost:8080和localhost8081

跨域问题:浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求,请求被浏览器拦截的问题

解决方案:CORS

网关处理跨域采用的同样是CORS方案,并且只需要简单配置即可实现:

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Docker

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