学习笔记：微服务技术栈（一）服务治理框架SpringCloud

news/2024/11/6 3:39:46/

教学视频链接： 【SpringCloud+RabbitMQ+Docker+Redis+搜索+分布式，系统详解springcloud微服务技术栈课程|黑马程序员Java微服务】

目录

  • 前言
  • 一、认识微服务
    • 1.1 服务架构
    • 1.2 微服务架构
    • 1.3 SpringCloud
  • 二、服务拆分及远程调用
    • 2.1 服务拆分细节
    • 2.2 服务间调用
  • 三、服务注册中心Eureka
    • 3.1 什么是Eureka
    • 3.2 搭建Eureka服务
    • 3.2 注册服务到Eureka
    • 3.3 服务发现
    • 3.4 Q&A
  • 四、Ribbon负载均衡原理
    • 4.1 Ribbon负载均衡原理
    • 4.2 Ribbon负载均衡策略选择
    • 4.3 Ribbon饥饿加载
  • 五、服务注册中心Nacos
    • 5.1 认识Nacos
    • 5.2 搭建Nacos服务
    • 5.2 注册服务到Nacos
    • 5.3 Nacos服务分级存储模型
    • 5.4 Nacos负载均衡规则
    • 5.4.1 Nacos负载均衡规则配置
      • 5.4.2 Nacos服务实例权重设置
    • 5.5 Nacos

前言

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一、认识微服务

1.1 服务架构

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。适合小型项目，如：学生管理系统

  • 优点：架构简单，部署成本低；
  • 缺点：耦合度高

分布式架构：根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。适合大型互联网项目，如：淘宝、京东

  • 优点：服务耦合度低，有利于服务升级拓展；
  • 缺点：架构复杂，开发维护难度大

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，避免重复业务开发
  2. 面向服务：微服务对外暴露业务接口
  3. 高度自治：团队独立、技术独立、数据独立、部署独立
  4. 强隔离性：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现及联问题
  • 优点：拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低
  • 缺点：架构非常复杂，运维、监控、部署难度高

1.2 微服务架构

微服务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。

微服务技术对比
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企业需求
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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：在这里插入图片描述

二、服务拆分及远程调用

2.1 服务拆分细节

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

2.2 服务间调用

提供者与消费者

  • 服务提供者：一次业务中，被其他微服务调用的服务（提供接口给其他服务）
  • 服务消费者：一次业务中，调用其他微服务的服务（调用其他微服务提供的接口）

一个服务即可以是提供者又可以是消费者，具体的角色是相对于业务来谈的

三、服务注册中心Eureka

3.1 什么是Eureka

Eureka是Netflix开发的服务发现组件，本身是一个基于REST的服务。Spring Cloud将它集成在其子项目spring-cloud-netflix中，以实现Spring Cloud的服务注册与发现，同时还提供了负载均衡、故障转移等能力。

它是采用了C-S的设计架构。Eureka Server作为服务注册功能的服务器，它是服务注册中心。而系统中的其他微服务，使用Eureka的客户端连接到Eureka Server并维持心跳连接。这样系统的维护人员就可以通过Eureka Server来监控系统中各个微服务是否正常运行。SpringCloud的一些其他模块（比如Zuul）就可以通过Eureka Server来发现系统中的其他微服务，并执行相关的逻辑。

在Eureka架构中，微服务角色有两类：

  • EurekaServer：服务端，注册中心
    • 记录服务信息，监控服务心跳
  • EurekaClient：客户端，包括服务提供者与服务消费者
    • Provider：服务提供者
      • 注册自己的信息到EurekaServer
      • 每隔30s向EurekaServer发送心跳
    • Consumer：服务消费者
      • 根据服务名称从EurekaServer拉取服务列表
      • 基于服务列表做负载均衡，选中一个微服务后发起远程调用

在这里插入图片描述

3.2 搭建Eureka服务

  1. 在父工程的pom.xml中引入SpringCloud的依赖
    <dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId><version>${spring-cloud.version}</version><type>pom</type><scope>import</scope>
</dependency>
  2. 在Eureka服务的pom.xml中引入如下eureka-server依赖，将此服务作为服务注册中心
    <dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>
  3. 在SpringBoot启动类上添加@EnableEurekaServer注解
  4. 在application.yml中配置eureka地址
    server:port: 10086
spring:application:    name: eurekaserver
eureka:  client:    service-url:      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/

3.2 注册服务到Eureka

  1. 在需要注册的服务pom.xml中引入eureka-client依赖，此服务可以注册入eureka-server，也可以在eureka-server发现服务
    <dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
  2. 在application.yml中配置eureka地址
    spring:application:    name: userservice
eureka:  client:    service-url:      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/

3.3 服务发现

  1. 在pom.xml中引入eureka-client依赖
  2. 在application.yml中配置eureka地址
  3. 给RestTemplate注册Bean时添加@LoadBalanced注解
    @Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {    return new RestTemplate();
}
  4. 用服务提供者的服务名称远程调用：http://userservice:8080/user/userInfo/6

3.4 Q&A

服务消费者如何获取服务提供者具体信息?
服务提供者启动时在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

服务消费者如何感知服务提供者健康状态？
服务提供者会每隔30s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，心跳不正常会被删除。保证消费者可以拉取到最新的信息

同样作为服务注册中心，Eureka与Zookeeper的区别是什么？
Zookeeper是CP架构，Eureka是AP架构。

当向注册中心查询服务列表时，我们可以容忍注册中心返回的是几分钟以前的注册信息，但不能接受服务直接down掉不可用。也就是说，服务注册功能对可用性的要求要高于一致性。

但是zk会出现这样一种情况，当master节点因为网络故障与其他节点失去联系时，剩余节点会重新进行leader选举。问题在于，选举leader的时间太长，30～120s，且选举期间整个zk集群都是不可用的，这就导致在选举期间注册服务瘫痪。在云部署的环境下，因网络问题使得zk集群失去master节点是较大概率会发生的事，虽然服务能够最终恢复，但是漫长的选举时间导致的注册长期不可用是不能容忍的。

Eureka看明白了这一点，因此在设计时就优先保证可用性。Eureka各个节点都是平等的，几个节点挂掉不会影响正常节点的工作，剩余的节点依然可以提供注册和查询服务。而Eureka的客户端在向某个Eureka注册时，如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点，只要有一台Eureka还在，就能保证注册服务可用(保证可用性)，只不过查到的信息可能不是最新的(不保证强一致性)。

除此之外，Eureka还有一种自我保护机制，如果在15分钟内超过85%的节点都没有正常的心跳，那么Eureka就认为客户端与注册中心出现了网络故障，此时会出现以下几种情况：

  1. Eureka不再从注册列表中移除因为长时间没收到心跳而应该过期的服务。

  2. Eureka仍然能够接受新服务的注册和查询请求，但是不会被同步到其它节点上(即保证当前节点依然可用)

  3. 当网络稳定时，当前实例新的注册信息会被同步到其它节点中。

因此，Eureka可以很好的应对因网络故障导致部分节点失去联系的情况，而不会像zookeeper那样使整个注册服务瘫痪。

四、Ribbon负载均衡原理

4.1 Ribbon负载均衡原理

服务调用过程图
在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述

常见的Ribbon负载均衡规则如下，其中ZoneAvoidanceRule作为默认使用的规则
在这里插入图片描述

4.2 Ribbon负载均衡策略选择

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：在服务消费者被@Configuration修饰的类中，定义一个新的IRule：
    @Bean
public IRule randomRule() {// 随机规则return new RandomRule();
}
  2. 配置文件方式：在服务消费者的application.yml中，添加新的配置：
    # 配置针对于userservice服务的负载均衡规则
userservice: # 指定服务名称ribbon:NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 指定负载均衡规则

4.3 Ribbon饥饿加载

Ribbon默认使用懒加载，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 # 开启饥饿加载clients: - userservice # 指定对userservice服务饥饿加载

五、服务注册中心Nacos

5.1 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。

5.2 搭建Nacos服务

  1. 在github地址下载对应环境与版本的nacos安装包：https://github.com/alibaba/nacos/releases
  2. 下载并解压至任意非中文目录，内容说明：
    • bin：启动脚本
    • conf：配置文件
  3. 执行sh bin/startup.sh -m standalone（表示以单机模式启动，其默认以集群方式启动）

5.2 注册服务到Nacos

  1. 在父工程的pom.xml中添加spring-cloud-alilbaba的管理依赖
    <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>
  2. 在需要注册的服务pom.xml中添加nacos的客户端依赖
    <dependency>   <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>   <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
  3. 在application.yml文件添加nacos地址：
    spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848
  4. 最后通过浏览器访问localhost:8848/nacos，用户名密码默认都是nacos
    在这里插入图片描述

5.3 Nacos服务分级存储模型

Nacos服务分级存储模型：

  1. 一级是服务，例如user-service
  2. 二级是集群，例如北京集群或上海集群
  3. 三级是实例，例如北京机房的某台部署了user-service的服务器

在这里插入图片描述

无论是服务消费者还是服务生产者，都需要设置服务的集群属性——在application.yml中添加spring.cloud.nacos.discovery.cluster-name属性。该属性相同的服务在同一集群下

spring:cloud:nacos: # 配置Nacosserver-addr: localhost:8848 # 配置Nacos地址discovery:cluster-name: BeiJing # 集群名称

启动服务后，可以在Nacos服务列表可看到如下结果：

在这里插入图片描述
点击userservice详情后可以看到具体集群与实例关系。下图中BeiJing集群下有2实例，ShangHai集群下有1实例

在这里插入图片描述

5.4 Nacos负载均衡规则

5.4.1 Nacos负载均衡规则配置

服务间的调用尽可能选择本地集群内的服务，跨集群调用延迟较高；当本地集群不可访问时，再去访问其它集群。由于负载均衡规则是通过Ribbon的IRule实现的，所以要想保证以上原则需要修改IRule的具体实现：

# 配置只针对于userservice服务的负载均衡规则
userservice: # 指定服务名称ribbon:NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则

5.4.2 Nacos服务实例权重设置

NacosRule负载均衡规则会优先调用同集群的服务，如果本集群下不存在该服务才会夸集群调用，其采用随机访问负载均衡策略。实际部署中会出现这样的场景：服务器设备性能存在差异，部分实例所在机器性能好，而部分则较差，我们希望性能好的机器承担更多的请求。
所以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

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
权重控制：

  1. Nacos控制台可以设置实例的权重值，取值范围为0～1
  2. 同集群内的多个实例，权重越高被访问的频率越高
  3. 权重设置为0则完全不会被访问

5.5 Nacos


http://www.ppmy.cn/news/1544706.html

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