零基础搭建一套完整的微服务框架【window版】

本文介绍了如何从零开始搭建一套基于SpringBoot和Dubbo的微服务架构,包括项目背景、微服务解决的问题、单机到微服务的演进过程,以及详细的步骤,如创建项目、配置Docker、整合Dubbo和Zookeeper。通过实战,读者将学习到微服务的拆分、服务发布和消费,以及如何通过Docker部署SpringBoot应用。

技术栈:springboot+dubbo+docker 零基础搭即可建微服务,完整运行

本文你想学到什么?

本文将以实战方式,首先对“微服务”相关的概念进行概要介绍,然后开始手把手教你搭建这一整套完整的微服务系统。

项目完整代码下载地址

https://github.com/gggcgba/mall

微服务架构解决了什么问题

此系统建立完以后,你的整个系统将被拆分成一个个独立的子系统,独立运行,系统与系统之间通过RPC远程方式调用,这样大大降低了系统的耦合度,系统也极容易扩展和维护,团队协作效率得到明显提升。这种方式的实现我们通过最流行的springboot和阿里巴巴开源的dubbo来实现。

什么是微服务?

微服务一次近几年相当火,逐渐成为程序员容易讨论的话题,你如果不了解它,会不会感觉自己少了很多东西?下面我用最为通俗易懂的语言介绍它。

要讲清楚微服务,我先要从一个系统架构的演进过程讲起。

1. 单机结构

我想大家最熟悉的就是单机结构,一个系统业务量很小的时候所有的代码都放在一个项目中就好了,然后这个项目部署在一台服务器上就好了,整个项目所有的服务都由这台服务器提供。这就是单机结构。 那么,单机结构有啥缺点呢?我想缺点是显而易见的,单机的处理能力毕竟是有限的,当你的业务增长到一定程度的时候,单机的硬件资源将无法满足你的业务需求。此时便出现了集群模式,接续看。

2.集群结构

集群模式在程序猿界右各种名词解释,有的让你根本无法理解,其实就是一个很简单的玩意儿。

单机处理到达瓶颈的时候,你就把单机复制几份,这样就构成了一个“集群”。集群中每台服务器就叫做这个集群的一个“节点”,所有节点构成了一个集群。每个节点都提供相同的服务,那么这样系统的处理能力就相当于提升了好几倍(有几个节点就相当于提升了这么多倍)。

但问题是用户的请求究竟由哪个节点来处理呢?最好能够让此时此刻负载较小的节点来处理,这样使得每个节点的压力都比较平均。要实现这个功能,就需要在所有节点之前增加一个“调度者”的角色,用户的所有请求都先交给它,然后它根据当前所有节点的负载情况,决定将这个请求交给哪个节点处理,这个“调度者”有个牛逼的名字——负载均衡服务器。

集群结构的好处就是系统扩展非常容易,如果随着你们系统业务的发展,当前的系统又支撑不住了,那么给这个集群再增加节点就行了。但是,当你的业务发展到一定程度的时候,你会发现一个问题————无论怎么增加节点,貌似整个集群性能的提升效果并不明显了。这时候,你就需要使用微服务结构了。

3.微服务结构

先来对前面的知识点做个总结。 从单机结构到集群结构,你的代码基本无需要作任何修改,你要做的仅仅是多部署几台服务器,每天服务器上运行相同的代码就行了。但是,当你要从集群结构演进到微服务结构的时候,之前的那套代码就需要发生较大的改动了。所以对于新系统我们建议,系统设计之初就采用微服务架构,这样后期运维的成本更低。但如果一套老系统需要升级成微服务结构的话,那就得对代码大动干戈了。所以,对于老系统而言,究竟是继续保持集群模式,还是升级成微服务架构,这需要你们的架构师深思熟虑、权衡投入产出比。

OK,下面开始介绍所谓的微服务。 微服务就是将一个完整的系统,按照业务功能,拆分成一个个独立的子系统,在微服务结构中,每个子系统就被称为“服务”。这些子系统能够独立运行在web容器中,它们之间通过RPC方式通信。

举个例子,假设需要开发一个在线商城。按照微服务的思想,我们需要按照功能模块拆分成多个独立的服务,如:用户服务、产品服务、订单服务、评价服务等等。这一个个服务都是一个个独立的项目,可以独立运行。如果服务之间有依赖关系,那么通过RPC方式调用。

这样的好处有很多:

  1. 系统之间的耦合度大大降低,可以独立开发、独立部署、独立测试,系统与系统之间的边界非常明确,排错也变得相当容易,开发效率大大提升。

  2. 系统之间的耦合度降低,从而系统更易于扩展。我们可以针对性地扩展某些服务。假设这个商城要搞一次大促,下单量可能会大大提升,因此我们可以针对性地提升订单系统、产品系统的节点数量,而对于后台管理系统、数据分析系统而言,节点数量维持原有水平即可。

  3. 服务的复用性更高。比如,当我们将用户系统作为单独的服务后,该公司所有的产品都可以使用该系统作为用户系统,无需重复开发。

那么问题来了,当采用微服务结构后,一个完整的系统可能有很多独立的子系统组成,当业务量渐渐发展起来之后,而这些子系统之间的关系将错综复杂,而且为了能够针对性地增加某些服务的处理能力,某些服务的背后可能是一个集群模式,由多个节点构成,这无疑大大增加了运维的难度。微服务的想法好是好,但开发、运维的复杂度实在是太高。为了解决这些问题,阿里巴巴的Dubbo就横空出世了。

我们以在线商城为例,进行系统搭建。

  • 产品管理
    产品的增删改查

  • 订单管理
    订单的增删改查

  • 用户管理
    用户的注册 登录 等级等等

  • 评价管理
    评价的增删改查

创建项目

开发工具idea

  • 创建一个Maven Project,命名为 “mall”
    这个Project由多个Module构成,每个Module对应着“微服务”的一个子系统,可独立运行,是一个独立的项目。 这也是目前主流的项目组织形式,即多模块项目。

  • 在mall下创建各个子模块,每个模块都是独立的springboot项目

    • mall-product 产品管理服务
    • mall-order 订单管理服务
    • mall-user 用户管理服务
    • mall-evaluate 评价管理服务
    • mall-controller 本系统的控制层,和以往的controller层一样,请求调度,但是在本微服务系统中单独抽取为一个独立的系统运行。
    • mall-common-service 它处于本系统的最底层,被所有模块依赖,一些公用的类库都放在这里。

在这里插入图片描述

开始搭建项目

New 一个Product

在这里插入图片描述
选择Spring Initializr选择Spring Initializr
设置groupId、artifactId、version

    <groupId>com.mall</groupId>
    <artifactId>mall</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>mall</name>
    <description>mall</description>

在这里插入图片描述
父product创建完成,接下来在此product上右键 新建Module
在这里插入图片描述
步骤跟刚才一模一样,只是artifact 修改为对应子模块 例如 mall-product

所有项目创建完以后目录结构如下图

在这里插入图片描述

父子模块创建完以后,实际上他们之间并没有任何联系,好了,让我们通过pom文件把他们联系起来。
mall-product
mall-order
mall-user
mall-evaluate

这四个系统相当于系统中的service层,只不过在service层各个系统都被单独抽取成了一个子系统,他们提供rpc接口供给mall-controller调用,他们之间的调用由dubbo来完成,所以pom中无需做任何配置,但是此四个系统与mall-common-service是本地调用,所以在子系统的各个pom中需要引入mall-common-service

首先我们把mall-common-service打成jar包,安装到本地仓库中。

然后在其它四个模块的pom中引入此jar包,好吧 直接在父pom中一处引入,四个字系统就相当于都引用了。

<groupId>com.mall</groupId>
<artifactId>mall-common-service</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  • 在总pom中指定子模块
   <modules>
       <module>mall-controller</module>
       <module>mall-order</module>
       <module>mall-product</module>
       <module>mall-evaluate</module>
       <module>mall-user</module>
       <module>mall-common-service</module>
   </modules>

在这里插入图片描述

modules标签指定了当前模块的子模块是谁,但是仅在父模块的pom文件中指定子模块还不够,还需要在子模块的pom文件中指定父模块是谁。

    <parent>
        <groupId>com.mall</groupId>
        <artifactId>mall</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </parent>

在这里插入图片描述

在父pom中添加公共依赖

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
            <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.7.3</version>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.slf4j</groupId>
                    <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
            <artifactId>dubbo</artifactId>
            <version>2.7.3</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>4.0.1</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>2.8.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
            <version>3.4.13</version>
            <type>pom</type>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.slf4j</groupId>
                    <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.101tec</groupId>
            <artifactId>zkclient</artifactId>
            <version>0.10</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.mall</groupId>
            <artifactId>mall-common-service</artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        </dependency>

    </dependencies>

至此,我们所需要的项目骨架已经创建完成。

安装docker

在window上安装docker,非常简单,直接到官网下载以后,一路下一步安装,
https://www.docker.com/get-started
下载window版本
安装以后,你的电脑右下角会有一个小海豚的图标 闪烁,闪几下静止,如下图,代表启动成功
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

然后打开 window里的powerShell(或者cmd命令) 直接运行一个docker版本的helloword,检查是否可以正常运行

docker run -d -p 80:80 docker/getting-started

, 浏览器访问

http://localhost:80

显示如下图,ok docker安装成功

在这里插入图片描述

整合dubbo

Dubbo一共定义了三种角色,分别是:服务提供者、服务消费者、注册中心。注册中心是服务提供者和服务消费者的桥梁,服务提供者会在初始化的时候将自己的IP和端口号发送给注册中心,而服务消费者通过注册中心知道服务提供者的IP和端口号。

在dubbo中,服务注册中心有多种技术,我们使用最常见的技术选型zookpeer,也是dubbo最为推荐的。

zookeeper安装

1.首先获取zookeeper镜像

docker pull zookeeper

2.创建zookeeper容器

docker run --name zookeeper -p 2182:2181 -t zookeeper
  • 命令 --name 指定容器的名字
  • -p 2182:2181 将容器的2181端口映射到宿主机的2182端口,容器的2181端口也就是zookeeper的端口
  • 最后的zookeeper 表示容器的镜像。

如何查看镜像 运行docker images命令 第一列则为镜像名字

如何查看镜像 docker images 第一列则为镜像名字
到此为止我们安装了一个完整的zookeepeer,并且正常运行,在docker中安装,非常的方便,轻松。

------卸载 删除 zookpeepeer TODO

由于后面我们会重新安装 zookpeepeer ,所以把安装好的zookpeepeer直接删除,就当刚才练手了。

查看所有镜像
docker images

查看所有容器
docker ps -a

停止某个服务
docker stop 8830ff7d3c2c

启动某个服务
docker start 8830ff7d3c2c

移除容器
docker rm 877c3c2b29eb

删除镜像
docker rmi zookpeepeer

查看某个容器日志
docker logs -f 8830ff7d3c2c

我们使用上面的命令,即可删除zookpeepeer的镜像。

dubbo-admin安装

1.拉取镜像

docker pull apache/dubbo-admin

2.编写docker-compose-dobbo.yml文件

version: '3'

services:
  zookeeper:
    image: zookeeper
    ports:
      - 2181:2181
  admin:
    image: cao2068959/dubbo-admin:2.7
    depends_on:
      - zookeeper
    ports:
      - 8090:8080
    environment:
      - admin.registry.address=zookeeper://192.168.165.65:2181
      - admin.config-center=zookeeper://192.168.165.65:2181
      - admin.metadata-report.address=zookeeper://192.168.165.65:2181
      - admin.registry.group=dubbo
      - admin.config-center.group=dubbo
      - admin.metadata-report.group=dubbo
      - admin.apollo.token=e16e5cd903fd0c97a116c873b448544b9d086de9
      - admin.apollo.appId=test
      - admin.apollo.env=dev
      - admin.apollo.cluster=default
      - admin.apollo.namespace=dubbo

此处的IP地址192.168.165.65为您本机的地址 自行更换

cmd 运行 ipconfig 查看本地ip地址

在这里插入图片描述

3、运行容器

docker-compose -f D:\space2020\new\mall\mall-common-service\src\main\docker\docker-compose-dobbo.yml up -d

D:\space2020\new\mall\mall-common-service\src\main\docker\docker-compose-dobbo.yml 为您电脑存储此yml文件的地址

查看容器
在这里插入图片描述
访问dubbo-admin页面

http://localhost:8090

在这里插入图片描述
到此,dubbo-admin安装完成。接下来我们学习如何发布服务以及消费服务。

假如我们想把mall-user中的UserService发布成一个RPC服务,提供给其它系统调用,我们如何通过dubbo来实现这一个功能呢?

在mall-common-service项目下新建一个UserService接口,里面增加一个测试方法,例如登录

public interface UserService {

    /**
    * 功能描述:
    * 〈用户请求登录服务〉
    * @param req 参数作用
    * @return : com.mall.mallcommonservice.user.model.LoginRes
    * @author : gggcgba【wechat:13031016567】
    * @date : 2020/11/7 0005 17:38
    */
    LoginRes login(LoginReq req);

}
/**
 * @author gggcgba 【wechat:13031016567】
 * 2020/11/7 0005
 **/
public class LoginReq implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -220558748470729737L;

    /**
     *
     * 用户名
     */
    private String name;

    /**
     *
     * 密码
     */
    private String password;

}

/**
 * @author gggcgba 【wechat:13031016567】
 * 2020/11/7 0005
 **/
public class LoginRes implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -220558748470729737L;
}

get set方法省略,自行自动生成

在这里插入图片描述
在mall-user系统中定义接口实现
在实现类上加上dubbo的service注解,此注解在项目启动时dubbo扫描到会把此服务发布成为一个RPC服务。

package com.mall.malluser.service;

import com.mall.mallcommonservice.user.UserService;
import com.mall.mallcommonservice.user.model.LoginReq;
import com.mall.mallcommonservice.user.model.LoginRes;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Service;

/**
 * @author gggcgba 【wechat:13031016567】
 * 2020/11/7 0005
 **/
@Service(version = "1.0.0",interfaceClass = UserService.class)
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Override
    public LoginRes login(LoginReq req) {
        System.out.println("UserServiceImpl login");
        return null;
    }
}

在这里插入图片描述
在mall-user项目的application.properties文件中添加如下配置

spring.application.name=dubbo_auto_configuration_provider
#Dubbo provider configuration
dubbo.application.name=dubbo_provider
dubbo.registry.protocol=zookeeper
dubbo.registry.address=zookeeper://10.101.218.114:2181
dubbo.protocol.name=dubbo
dubbo.protocol.port=20880
#扫描注解包通过该设置将服务注册到zookeeper
dubbo.scan.base-packages=com.mall.malluser.service

按照上面配置完成后,当mall-user系统初始化的时候,就会扫描dubbo.scan.base-packages所指定的路径下的@Service注解,该注解标识了需要发布成RPC服务的类。Dubbo会将这些类的接口信息+本服务器的IP+dubbo.protocol.port所指定的端口号发送给Zookeeper,Zookeeper会将这些信息存储起来。 这就是服务发布的过程。

使用Docker 部署SpringBoot项目

我们把此mall-user项目通过docker部署,

把此项目做成docker镜像,方法如下:

父pom中添加dockerhub用户名

<docker.image.prefix>gggcgba</docker.image.prefix>

在这里插入图片描述
在mall-user的pom中添加docker maven插件依赖

<!-- Docker maven plugin -->
            <plugin>
                <groupId>com.spotify</groupId>
                <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
                <version>0.4.14</version>
                <configuration>
                    <imageName>${docker.image.prefix}/${project.artifactId}</imageName>
                    <dockerDirectory>src/main/docker</dockerDirectory>
                    <resources>
                        <resource>
                            <targetPath>/</targetPath>
                            <directory>${project.build.directory}</directory>
                            <include>${project.build.finalName}.jar</include>
                        </resource>
                    </resources>
                </configuration>
            </plugin>
            <!-- Docker maven plugin -->

在这里插入图片描述
到mall-user目录执行如下 cmd命令
在这里插入图片描述
maven打包项目命令:
mvn clean 清除 target
mvn package -DskipTests 打包 跳过测试,并用java –jar mall-user-0.0.1-SNAPSHOT.jar启动,查看启动日志 启动成功,测试成功之后“Ctrl+C”关闭项目避免占用端口
在这里插入图片描述
启动项目
启动成功

在mall-user的src目录下新建docker文件夹 新建Dockerfile文件

在这里插入图片描述

使用 DockerFile 构建镜像命令:mvn package -DskipTests docker:build,成功如下

在这里插入图片描述
构建成功 如下
在这里插入图片描述
执行 docker images 查看 构建好的镜像
在这里插入图片描述
运行镜像docker run -p 8081:8081 -t gggcgba/mall-user(第一个端口是docker访问的端口,第二个是原springboot应用监听的端口,两个可以一致)

在这里插入图片描述

启动成功
在这里插入图片描述
此时我们去访问dubbo-admin界面查看 服务是否已经发布成功
http://localhost:8090
在这里插入图片描述
OK 发布成功,重要的一步 完成了,喝口水,休息一下!!!!!!

继续,如何消费服务。
假如我们需要在mall-controller项目中调用mall-user项目的login登录方法,那么我们就需要调用UserService的远程login服务,方法如下:

在mall-controller项目下的application.properties文件中添加如下配置

#dubbo configuration
dubbo.application.name=dubbo_consumer
dubbo.registry.protocol=zookeeper
dubbo.registry.address=zookeeper://10.101.218.114:2181
#避免端口冲突
server.port=8085

在这里插入图片描述

  • 声明需要引用的服务
    引用服务非常简单,你只需要在引用的类中声明一项服务,然后用@Reference标识,如下所示:
package com.mall.mallcontroller.user;

import com.mall.mallcommonservice.user.UserService;
import com.mall.mallcommonservice.user.model.LoginReq;
import org.apache.dubbo.config.annotation.Reference;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
/**
 * @author gggcgba 【wechat:13031016567】
 * 2020/11/18 0018
 **/
@RestController
public class UserController {

    @Reference(version = "1.0.0")
    private UserService userService;

    @RequestMapping("/login")
    public String login(LoginReq req){
        userService.login(req);
        return "Login Success";
    }
}

按照如上配置完成以后,当mall-controller初始化的时候,Dubbo就会找到所有被@Reference修饰的成员变量;然后向Zookeeper请求该服务所在的IP和端口号。当调用userService.login(req)的时候,Dubbo就会向mall-user发起请求,完成调用的过程。这个调用过程是一次RPC调用,但作为程序猿来说,这和调用一个本地函数没有任何区别,远程调用的一切都由Dubbo来帮你完成。这就是Dubbo的作用。

按照上面 【使用Docker 部署SpringBoot项目】 同样的方法 部署mall-controller到docker中 启动。

docker run -p 8081:8085 -t gggcgba/mall-controller

注意此8085是mall-controller中application.properties文件中的server.port=8085 一定要配错哦!

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

启动成功以后,先去dubbo-admin页面查看消费者是否注册成功
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
检查后,消费者注册成功,
然后我们访问 mall-controller的地址

http://localhost:8081/login

OK 成功
趁热打铁,我们按照同样的方式 让mall-product提供一个展示产品列表的方法,让mall-order提供一个展示订单详情的方法,让mall-evaluate提供一个查询订单评价的方法

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
依次启动

docker run -p 8081:8081 -t gggcgba/mall-user

docker run -p 8082:8082 -t gggcgba/mall-product

docker run -p 8083:8083 -t gggcgba/mall-order

docker run -p 8084:8084 -t gggcgba/mall-evaluate

docker run -p 8085:8085 -t gggcgba/mall-controller

启动成功以后 ,在浏览器访问如下地址:

http://localhost:8085/login

在这里插入图片描述

http://localhost:8085/queryProductList

在这里插入图片描述

http://localhost:8085/queryOrderDetail

在这里插入图片描述

http://localhost:8085/queryEvaluateOrderDetail

在这里插入图片描述

至此,我们的项目已经搭建完成,并且完整运行。

总结

总结一下,这套框架有如下优势:

  1. 微服务架构

我们借助于SpringBoot和Dubbo实现了微服务架构。微服务架构的理念就是将一个原本庞大、复杂的系统,按照业务功能拆分成一个个具有独立功能、可以独立运行的子系统,系统之间若有依赖,则通过RPC接口通信。从而最大限度地降低了系统之间的耦合度,从而更加易于扩展、更加易于维护。

  1. 容器化部署

我们借助于Docker实现了容器化部署。容器能够帮助我们屏蔽不同环境下的配置问题,使得我们只需要有一个Dockerfile文件,就可以处处运行。和虚拟机一样,Docker也拥有环境隔离的能力,但比虚拟机更加轻量级,由于每个容器仅仅是一条进程,因此它可以达到秒级的启动速度。

源码地址:https://github.com/gggcgba/mall

TODO 如何把制作好的镜像 推送到dockerHub远程仓库–后续另起篇幅说明。

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