目录
- 1 微服务
- 1.1 微服务的演变
- 1.2 微服务
- 1.3 SpringCloud
- 1.4 小结
- 2 服务拆分及远程调用
- 2.1 服务拆分
- 2.2 服务拆分案例
- 2.3 实现远程调用
- 2.4 提供者与消费者
- 3 Eureka注册中心
- 3.1 Eureka的结构和作用
- 3.2 搭建eureka-server
- 3.3 服务注册
- 3.4 服务发现
- 4 Ribbon负载均衡
- 4.1 负载均衡原理
- 4.2 源码分析
- LoadBalancerIntercepor
- LoadBalancerClient
- 负载均衡策略IRule
- 总结
- 4.3 负载均衡策略
- 4.4 饥饿加载
- 5 Nacos注册中心
- 5.1.认识和安装Nacos
- 5.1.1 Windows下安装Nacos
- 5.1.2 Linux下安装Nacos
- 5.2 服务注册到nacos
- 5.3 服务分级存储模型
- 5.3.1 给user-service配置集群
- 5.3.2 同集群优先的负载均衡
- 5.4 权重配置
- 5.5 环境隔离
- 5.5.1 创建namespace
- 5.5.2 给微服务配置namespace
- 5.6.Nacos与Eureka的区别
1 微服务
1.1 微服务的演变
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(打jar包、部署、负载均衡就完成了)
- 缺点:耦合度高(维护困难、升级困难,不利于大项目开发)
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,难度大
分布式架构要考虑的问题:
服务拆分的粒度如何?每个服务对应唯一的业务能力。
服务集群地址如何维护?
服务之间如何调用?注册中心、消息队列
服务的调用关系如何管理?消息队列
1.2 微服务
微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案 。
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
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领域国内最知名的是SpringCloud和Dubbo。
微服务技术对比:
不同企业需求:
1.3 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:
另外,SpringCloud底层是依赖于SpringBoot的,并且有版本的兼容关系,如下:
目前学习使用的版本是 Hoxton.SR10,因此对应的SpringBoot版本是2.3.x版本。
如果版本不兼容运行会报错:Error creating bean with name 'configurationPropertiesBeans' ...
1.4 小结
-
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
2 服务拆分及远程调用
2.1 服务拆分
微服务拆分时的几个原则:
- 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
2.2 服务拆分案例
导入资料中的微服务cloud-demo,其结构:
注意修改自己的数据库密码
cloud-demo:父工程,管理依赖
- order-service:订单微服务,负责订单相关业务
- user-service:用户微服务,负责用户相关业务
要求:
- 订单微服务和用户微服务都必须有各自的数据库,相互独立
- 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,只能调用用户服务的Restful接口,不能查询用户数据库
导入提供的cloud-order.sql
和cloud-user.sql
导入到mysql中:
tb_user:
tb_order:
运行demo,分别访问:
2.3 实现远程调用
需求: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
根据上面的demo我们会发现在order-service服务中,有一个根据id查询订单的接口,返回的order对象中user为null
而案例需求:修改order-service中的根据id查询订单业务,要求在查询订单的同时,根据订单中包含的userId查询出用户信息,一起返回。
因此,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。
大概的步骤是这样的:
- 注册一个RestTemplate的实例到Spring容器
- 修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法,根据Order对象中的userId查询User
- 将查询的User填充到Order对象,一起返回
步骤1: 注册RestTemplate
在order-service服务中的OrderApplication启动类中,注册RestTemplate
/*** 创建RestTemplate并注入Spring容器* @return*/
@Bean
public RestTemplate restTemplate(){return new RestTemplate();
}
步骤2: 实现远程调用
修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法:
@GetMapping("/{orderId}")
public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {// 1.根据id查询订单Order order = orderService.queryOrderById(orderId);//2. 利用RestTemplate发送http请求,查询用户//2.1 urlString url = "http://localhost:8081/user/"+order.getUserId();//2.2 发送http请求实现远程调用User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);//3. 封装User到Orderorder.setUser(user);//4. 返回return order;
}
restTemplate自动把json格式的数据转为了对象
测试效果:
微服务调用方式:
- 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。
2.4 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)
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。
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。
一个服务既可以是服务者也可以是消费者
3 Eureka注册中心
上面案例我们使用了硬编码获取了地址:
存在的问题:
- order-service在发起远程调用的时候,该如何得知user-service实例的ip地址和端口?
- 有多个user-service实例地址,order-service调用时该如何选择?
- order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机?
3.1 Eureka的结构和作用
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
回答上面的各个问题。
问题1:order-service如何得知user-service实例地址?
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
问题2:order-service如何从多个user-service实例中选择具体的实例?
- 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
问题3:order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机?
- 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
3.2 搭建eureka-server
步骤如下:
在cloud-demo父工程下,创建一个子Maven模块(创建eureka-server服务):
- 引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖:
<!--eureka服务端-->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>
- 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);}
}
- 编写一个application.yml配置文件
server:port: 10086
spring:application:name: eurekaservice #eureka的服务名称
eureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka #eureka的地址信息
- 启动服务
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:
3.3 服务注册
我们将user-service模块注册到eureka-server中去。
- 在user-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖
<!--引入eureka客户依赖-->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
- 在user-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址
spring:application:name: userservice
eureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
- 启动多个user-service实例
问题解决:在idea2022中复制 configuration改变项目端口的解决方案
启动:
查看eureka-server管理页面:
3.4 服务发现
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,然后再对服务列表做负载均衡
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。
- 引入依赖。之前说过,服务发现、服务注册统一都封装在eureka-client依赖,因此这一步与服务注册时一致。
- 配置文件。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
- 服务拉取和负载均衡
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。
在order-service的OrderApplication中,给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解
修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法。修改访问的url路径,用服务名代替ip、端口:
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。
4 Ribbon负载均衡
问题:上一节中,我们添加了@LoadBalanced注解,即可实现负载均衡功能,这是什么原理呢?
4.1 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。
问题:发出的请求明明是http://userservice/user/1,如何变成http://localhost:8081的呢?
4.2 源码分析
为什么我们只输入了service名称就可以访问了呢?之前还要获取ip和端口。
显然有人帮我们根据service名称,获取到了服务实例的ip和端口。它就是LoadBalancerInterceptor
,这个类会在对RestTemplate的请求进行拦截,然后从Eureka根据服务id获取服务列表,随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息,替换服务id。
我们通过断点调试进行源码跟踪:
LoadBalancerIntercepor
可以看到这里的intercept方法,拦截了用户的HttpRequest请求,然后做了几件事:
request.getURI()
:获取请求uri,本例中就是 http://user-service/user/8originalUri.getHost()
:获取uri路径的主机名,其实就是服务id,user-service
this.loadBalancer.execute()
:处理服务id,和用户请求。
这里的this.loadBalancer
是LoadBalancerClient
类型,我们继续跟入。
LoadBalancerClient
继续跟入execute方法:
- getLoadBalancer(serviceId):根据服务id获取ILoadBalancer,而ILoadBalancer会拿着服务id去eureka中获取服务列表并保存起来。
- getServer(loadBalancer):利用内置的负载均衡算法,从服务列表中选择一个。本例中,可以看到获取了8082端口的服务
放行后,再次访问并跟踪,发现获取的是8081:
实现了负载均衡。
负载均衡策略IRule
在刚才的代码中,可以看到获取服务使通过一个getServer
方法来做负载均衡:
继续跟入:
继续跟踪源码chooseServer方法,发现这么一段代码:
我们看看这个rule是谁:
这里的rule默认值是一个RoundRobinRule
,看类的介绍:
RoundRobin:轮询。也就是实现了负载均衡
总结
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
4.3 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:
默认的实现就是ZoneAvoidanceRule,是一种轮询方案
通过自定义IRule实现可以修改负载均衡规则,有两种方式:
方式一:代码方式:在order-service中的OrderApplication类中,定义一个新的IRule(所有的服务都执行)
@Bean
public IRule randomRule(){return new RandomRule();
}
方式二: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)
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。
4.4 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: trueclients: userservice# 如果有多个使用这种写法# clients:# - userservice# - xxxxservice
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。
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GitHub的Release下载页
5.1.1 Windows下安装Nacos
下载后解压到一个非中文路径下:
-
端口配置
acos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:
-
启动
进入bin目录,结构如下:
然后执行命令:startup.cmd -m standalone
执行成功后:
-
访问
启动后,在浏览器输入地址:http://127.0.0.1:8848/nacos即可,默认账号和密码都是nacos
5.1.2 Linux下安装Nacos
- 安装JDK
Nacos依赖于JDK运行,所以Linux上也需要安装JDK才行。
上传到某个目录,例如:/usr/local/
,
然后解压缩:
tar -xvf jdk-8u144-linux-x64.tar.gz
然后重命名为java
配置环境变量:
export JAVA_HOME=/usr/local/java
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
设置环境变量:
source /etc/profile
- 上传安装包
上传到Linux服务器的某个目录,例如/usr/local/src
目录下:
- 解压
命令解压缩安装包:
tar -xvf nacos-server-1.4.1.tar.gz
然后删除安装包:
rm -rf nacos-server-1.4.1.tar.gz
- 端口配置
与windows中类似
- 启动,在nacos/bin目录中,输入命令启动Nacos:
sh startup.sh -m standalone
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cloud-demo父工程的pom文件中的<dependencyManagement>
中引入SpringCloudAlibaba的依赖:
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId><version>2.2.6.RELEASE</version><type>pom</type><scope>import</scope>
</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.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
- 配置nacos
在user-service和order-service的application.yml中添加nacos地址:
spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848
- 重启
重启微服务后,登录nacos管理页面,可以看到微服务信息:
5.3 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。
5.3.1 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:8848discovery: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:
再次复制一个user-service启动配置,添加属性:
启动UserApplication3后再次查看nacos控制台:
5.3.2 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:8848discovery: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:
userservice:ribbon:NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则
5.4 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:
如果权重修改为0,则该实例永远不会被访问
5.5 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
5.5.1 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
如果不设置id则通过uuid自动生成
就能在页面看到一个新的namespace:
5.5.2 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:8848discovery:cluster-name: HZnamespace: 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:
5.6.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