SpringCloud之初识微服务

1.认识微服务

1.1单体架构

        将业务的所有功能集中在一个项目中开发,打包成一个包部署,如图:

  优缺点:

        优点:架构简单,部署成本低。

        缺点:耦合度高(维护困难)        

1.2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,如图

优缺点:

        优点:降低耦合,有利于升级和拓展。

        缺点:关系错综复杂。

1.3微服务 

微服务的架构特征:

        1)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

        2)自治：团队独立、技术独立、数据独立，独立部署和交付

        3)面向服务：服务提供统一标准的接口，与语言和技术无关

        4)隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题

        如图

微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案  

1.4总结

        1)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

       2) 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

        3)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

        4)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.服务的拆分和远程调用

2.1服务的拆分原则

        1)不同微服务，不要重复开发相同业务

        2)微服务数据独立，不要访问其它微服务的数据库

        3)微服务可以将自己的业务暴露为接口，供其它微服务调用

如图所示:

2.2服务拆分实例

        创建cloud-demo工程,编写用户微服务(user-service)和订单微服务(order-service)

在本次项目中,order-service和user-service都需要创建数据库,并且分别启动两个service,在测试过程中,可以通过不同的端口号访问到不同的信息order-service需要访问可以查询出订单信息,访问 可以查询出用户信息,

2.3实现远程调用案例

        案例需求:

​

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

        案例实现:

        1)在order-service服务中的OrderApplication启动类中，注册RestTemplate实例

        在user-service中会暴露出一个接口,通过order-service远程调用接口实现远程调用案例;   

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

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

@Autowired
private RestTemplate restTemplate;

public Order queryOrderById(Long orderId) {
        // 1.查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
        //远程查询user
        //2.1 url地址
        String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
        //调用url
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        //存入order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }

3.Eureka注册中心

3.1问题

        1)order-service发起远程调用的时候该如何该如何得知user-service实例的ip地址和端口?

        2)有多个user-service实例的时候,order-service调用时该如何选择?

        3)order-service是如何得知user-service是否健康,是不是已经宕机?

接下来,让我们带着问题,来认识我们第一个注册中心---Eureka

3.2Eureka的结构和作用

        3.2.1Eureka结构图

第一个问题:order-service发起远程调用的时候该如何该如何得知user-service实例的ip地址和端口?

通过结构图我们不难看出,user-service首先向注册中心发送注册信息,将自己的信息注册到Eureka中(服务注册),紧接着order-service在注册中心当中根据实例名称拉取实例地址列表(服务发现/服务拉取)。

第二个问题:有多个user-service实例的时候,order-service调用时该如何选择?

order-service在实例列表中通过负载均衡算法选中一个实例地址,向该实例地址发送远程调用。

第三个问题:order-service是如何得知user-service是否健康,是不是已经宕机?

        1)user-service每隔一段时间会向注册中心发送自己的状态(默认30秒/次),称为心跳续约;

        2)当超过一定的时间没有发送心跳时,注册中心会默认认为微服务实例故障,从而将该实例将列表中剔除。

        3)order-service拉取服务时,就能将故障实例排除。

        3.2.2实践过程

3.3搭建eureka-service

        3.3.1创建eureka-service服务

         3.3.2引入eureka依赖

 <!--<dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
        </dependency>-->

        3.3.3编写启动类

        在启动类上添加@EnableEurekaServer注解(使用@EnableEurekaServer，可以将项目作为SpringCloud中的注册中心)

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);
    }
}

        3.3.4编写配置文件

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

        3.3.5启动服务

        http://127.0.0.1:10086

        注册成功显示

 3.4服务注册

        1)在user-service中引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

        2)编写配置 ,引入实例名称,Eureka地址

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

        3)启动多个user-service实例

 3.5服务发现

        1)在order-service中引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

         2)编写配置

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

        3)服务拉取和负载均衡

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

 

        修改order-service中方法中获取url的方法

 好了到这里,一些最基本的Eureka的使用就说完了,既然在上边我们提到了负载均衡,那么接下来,我们就来聊一聊负载均衡

首先在开始之前先想一个问题,为什么在方法上边加一个@LoadBalanced注解就可以实现负载均衡呢?

4.Ribbon负载均衡

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

 4.2源码追踪

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

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。

接下来看一下具体的过程

1)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:

        1)request.getURI:获取请求的uri;

        2)request.getHost:获取主机名,其实就是服务id,user-service;

        3)this.loadBalancer.execute():处理服务id和用户请求

        这里的this.loadBalancer是LoadBalancerClient类型,继续跟入

2)LoadBalancerClient

继续跟入execute方法:

过程是:

  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,发现获取的端口是8081:

 实现了负载均衡

3)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:

 

继续跟踪rule

 

这里的rule默认值是一个RoundRobinRule，看类的介绍  

到这里,整个负载均衡的流程就清楚了 

4)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。用一幅图来总结一下：

基本流程如下:

       <1> 拦截我们的RestTemplate请求http://userservice/user/1 ;

       <2>RibbonLoadBalancerClient会从请求url中获取服务名称，也就是user-service ;

       <3> DynamicServerListLoadBalancer根据user-service到eureka拉取服务列表 ;

       <4> eureka返回列表，localhost:8081、localhost:8082  ;

       <5> IRule利用内置负载均衡规则，从列表中选择一个，例如localhost:8081;

       <6> 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

4.3.1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:

 不同规则的含义如下:

内置负载均衡规则类	规则描述
RoundRobinRule	简单轮询服务列表来选择服务器。它是Ribbon默认的负载均衡规则。
AvailabilityFilteringRule	对以下两种服务器进行忽略： （1）在默认情况下，这台服务器如果3次连接失败，这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续30秒，如果再次连接失败，短路的持续时间就会几何级地增加。 （2）并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高，配置了AvailabilityFilteringRule规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限，可以由客户端的<clientName>.<clientConfigNameSpace>.ActiveConnectionsLimit属性进行配置。
WeightedResponseTimeRule	为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长，这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器，这个权重值会影响服务器的选择。
ZoneAvoidanceRule	以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用Zone对服务器进行分类，这个Zone可以理解为一个机房、一个机架等。而后再对Zone内的多个服务做轮询。
BestAvailableRule	忽略那些短路的服务器,并选择那些并发数较低的服务器
RandomRule	随机选择一个可用的服务器
RetryRule	重试机制选择逻辑

4.3.2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

@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

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:一般默认的负载均衡策略不做修改

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: true
    clients: userservice

介绍完Ribbon负载均衡,接下来介绍一下经常用的注册中心Nacos

5.Nacos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。

5.2服务注册到Nacos

        1)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>

        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

        3)重启

        重启微服务后,进入nacos的管理页面,可以看到微服务的信息。

5.3服务的分级存储模型

        概念:一个服务可以有多个集群,每个集群下可以有多个实例

微服务相互访问时,应当尽可能访问同集群实例,因为本地访问速度较快,当本集群内不可用时,采访问其他集群。

        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:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ # 集群名称

        5.3.2同集群有限负载均衡

        1)给order-service配置集群信息;

        2)修改负载均衡规则

5.4权重配置

 5.5环境隔离

        给微服务配置环境隔离

        

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ
        namespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间，填ID

6.Eureka和Nacos的区别

6.1共同点

        1)都支持服务注册和服务拉取;

        2)都支持服务者心跳方式做将康检测。

6.2不同点

        1)Nacos服务端主动监测提供者状态:临时实例采用心跳模式,非临时实例采用主动检测模式;

        2)临时实例心跳不正常会被剔除,非临时实例不会被剔除;

        3)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;

        4)Nacos集群默认采用AP方式,当集群中存在非实例时,采用CP模式;Eureka采用AP模式。

关于AP模式和CP模式的补充 

           后续一点点补充