什么是微服务?

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,避免重复业发。

2.面向服务:微服务对外暴露业务接口

3.自治:团队独立、技术独立、数据独立、部署独立

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

微服务技术栈

微服务技术对比

微服务结构

SpringCloud

认识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

SprinqCoud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:

SpringCloud与SpringBoot的版本兼容关系如下:

服务拆分及远程调用

服务拆分注意事项
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

微服务远程调用

1.注册RestTemplate

在order-service的OrderApplication中注册RestTemplate

@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")@SpringBootApplicationpublic class OrderApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);}@Beanpublic RestTemplate restTemplate(){return new RestTemplate();}}

2.服务远程调用RestTemplate
修改order-service中的OrderService的queryOrderByld方法:

@RestController@RequestMapping("order")public class OrderController { @Autowired private OrderService orderService; @Autowired private RestTemplate restTemplate;@GetMapping("{orderId}")public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {// 1.根据id查询订单Order order = orderService.queryOrderById(orderId);//2.调用RestTemplate发送请求调用UserService的接口去查询用户//拼写接口访问路径String url = "https://localhost:8081/user/" + order.getUserId();//post 发送的是post请求//restTemplate.postForObject()//get 发生的是get请求//restTemplate.getForObject()//发送http请求返回的是json格式的数据,第二个参数是json反序列化成什么对象User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);//封装数据order.setUser(user);return order;}}

Eureka注册中心

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的作用

消费者该如何获取服务提供者具体信息” />

2.引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖:
org.springframework.cloudspring-cloud-starter-netflix-eureka-server
3.创建启动类
@SpringBootApplication@EnableEurekaServerpublic 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:

server:port: 10086spring:application:name: eureka-servereureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
5.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:

服务注册

下面,我们将user-service注册到eureka-server中去。

引入依赖

在user-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖:

org.springframework.cloudspring-cloud-starter-netflix-eureka-client
配置文件

在user-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址:

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

首先,复制原来的user-service启动配置:

然后,在弹出的窗口中,填写信息:

现在,SpringBoot窗口会出现两个user-service启动配置:

不过,第一个是8081端口,第二个是8082端口。

启动两个user-service实例:

查看eureka-server管理页面:

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。

1)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。

在order-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖:

org.springframework.cloudspring-cloud-starter-netflix-eureka-client
2)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:

在order-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址:

spring:application:name: orderserviceeureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
3)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。

不过这些动作不用我们去做,只需要添加一些注解即可。

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。

Ribbon负载均衡

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?

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。

那么我们发出的请求明明是http://userservice/user/1,怎么变成了http://localhost:8081的呢?

2.源码跟踪

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。

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。

我们进行源码跟踪:

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:

  • request.getURI():获取请求uri,本例中就是http://user-service/user/8
  • originalUri.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.loadBalancerLoadBalancerClient类型,我们继续跟入。

2)LoadBalancerClient

继续跟入execute方法:

代码是这样的:

  • 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:

果然实现了负载均衡。

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:

我们继续跟入:

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:

这不就是轮询的意思嘛。

到这里,整个负载均衡的流程我们就清楚了。

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:

  • 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

3.负载均衡策略

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..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重试机制的选择逻辑

默认的实现就是ZoneAvoidanceRule,是一种轮询方案

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:

@Beanpublic 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,一般用默认的负载均衡规则,不做修改。

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

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。

1.安装nacos

https://blog.csdn.net/qq_64376339/article/details/136411951?spm=1001.2014.3001.5501

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:

com.alibaba.cloudspring-cloud-alibaba-dependencies2.2.5.RELEASEpomimport

然后在user-service和order-service中的pom文件中引入nacos-discovery依赖:

com.alibaba.cloudspring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery

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:

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。

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:

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:

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 

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

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

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:

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

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.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

Nacos配置管理

Nacos除了可以做注册中心,同样可以做配置管理来使用。

1.统一配置管理

当微服务部署的实例越来越多,达到数十、数百时,逐个修改微服务配置就会让人抓狂,而且很容易出错。我们需要一种统一配置管理方案,可以集中管理所有实例的配置。

Nacos一方面可以将配置集中管理,另一方可以在配置变更时,及时通知微服务,实现配置的热更新。

1.在nacos中添加配置文件

如何在nacos中管理配置呢?

然后在弹出的表单中,填写配置信息:

注意:项目的核心配置,需要热更新的配置才有放到nacos管理的必要。基本不会变更的一些配置还是保存在微服务本地比较好。

2.从微服务拉取配置

微服务要拉取nacos中管理的配置,并且与本地的application.yml配置合并,才能完成项目启动。

但如果尚未读取application.yml,又如何得知nacos地址呢?

因此spring引入了一种新的配置文件:bootstrap.yaml文件,会在application.yml之前被读取,流程如下:

1)引入nacos-config依赖

首先,在user-service服务中,引入nacos-config的客户端依赖:

com.alibaba.cloudspring-cloud-starter-alibaba-nacos-config

2)添加bootstrap.yaml

然后,在user-service中添加一个bootstrap.yaml文件,内容如下:

spring:application:name: userservice # 服务名称profiles:active: dev #开发环境,这里是dev cloud:nacos:server-addr: localhost:8848 # Nacos地址config:file-extension: yaml # 文件后缀名

这里会根据spring.cloud.nacos.server-addr获取nacos地址,再根据

${spring.application.name}-${spring.profiles.active}.${spring.cloud.nacos.config.file-extension}作为文件id,来读取配置。

本例中,就是去读取userservice-dev.yaml

3)读取nacos配置

在user-service中的UserController中添加业务逻辑,读取pattern.dateformat配置:

完整代码:

package cn.itcast.user.web;import cn.itcast.user.pojo.User;import cn.itcast.user.service.UserService;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.time.LocalDateTime;import java.time.format.DateTimeFormatter;@Slf4j@RestController@RequestMapping("/user")public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@Value("${pattern.dateformat}")private String dateformat;@GetMapping("now")public String now(){return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));}// ...略}

在页面访问,可以看到效果:

2.配置热更新

我们最终的目的,是修改nacos中的配置后,微服务中无需重启即可让配置生效,也就是配置热更新

要实现配置热更新,可以使用两种方式:

1.方式一

在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope:

2.方式二

使用@ConfigurationProperties注解代替@Value注解。

在user-service服务中,添加一个类,读取patterrn.dateformat属性:

package cn.itcast.user.config;import lombok.Data;import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;import org.springframework.stereotype.Component;@Component@Data@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")public class PatternProperties {private String dateformat;}

在UserController中使用这个类代替@Value:

完整代码:

package cn.itcast.user.web;import cn.itcast.user.config.PatternProperties;import cn.itcast.user.pojo.User;import cn.itcast.user.service.UserService;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.time.LocalDateTime;import java.time.format.DateTimeFormatter;@Slf4j@RestController@RequestMapping("/user")public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@Autowiredprivate PatternProperties patternProperties;@GetMapping("now")public String now(){return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.getDateformat()));}// 略}

3.配置共享

其实微服务启动时,会去nacos读取多个配置文件,例如:

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

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

[spring.application.name].yaml不包含环境,因此可以被多个环境共享。

下面我们通过案例来测试配置共享

1)添加一个环境共享配置

我们在nacos中添加一个userservice.yaml文件:

2)在user-service中读取共享配置

在user-service服务中,修改PatternProperties类,读取新添加的属性:

在user-service服务中,修改UserController,添加一个方法:

3)运行两个UserApplication,使用不同的profile

修改UserApplication2这个启动项,改变其profile值:

这样,UserApplication(8081)使用的profile是dev,UserApplication2(8082)使用的profile是test。

启动UserApplication和UserApplication2

访问http://localhost:8081/user/prop,结果:

访问http://localhost:8082/user/prop,结果:

可以看出来,不管是dev,还是test环境,都读取到了envSharedValue这个属性的值。

4)配置共享的优先级

当nacos、服务本地同时出现相同属性时,优先级有高低之分:

4.搭建Nacos集群

Nacos集群搭建-CSDN博客