spring cloud实践

Posted 2023-02-02 ac_dao_di

1. 前言

    spring cloud是一个企业级的基于spring boot的微服务解决方案，生态非常庞大，拥有许多微服务治理组件，一开始netflix贡献了大量的套件，随着netflix组件逐渐不维护，spring cloud开始与其解耦，发展了自己的套件，例如spring cloud gateway等。后来国内的大厂也贡献了自己生态的解决方案，例如alibaba spring cloud。
    注意spring cloud和spring boot的区别：

维度	spring cloud	spring boot
定位	spring cloud是一套完整的微服务解决方案，很多基本API都封装好了，需要各个组件去适配（实现）它，例如DiscoveryClient组件的实现者可以是consul/nacos/euraka等，更适合全技术栈使用spring cloud的情形。	spring boot是自动化配置而已，简化配置，更方便开发者适配自己的技术栈，但是功能还是和原生的一样。
配置方式	一般用bootstrap.yamlj进行配置，会先启动一个spring cloud容器	一般用application.yaml进行配置
使用场景	比较适合新搭建企业，开箱即用，快速全栈使用spring cloud生态	对于非spring cloud技术栈的传统企业（例如使用dubbo），迁移spring boot可以简化配置

    spring cloud vs dubbo对比：均具备微服务治理功能

比较维度	spring cloud	dubbo
传输协议	rest http	dubbo/triple
负载均衡	ribbon	round roubin/ random等
注册中心	consul/eureka	zookeeper
集群失败策略	ribbon failover	failover/failsafe/failback
路由	gateway/zuul	router 模块
API	声明式客户端feign client	纯接口API

    本文基于spring boot 2.1.7.RELEASE + spring cloud Greenwich.SR6进行实验，代码仓库见：springCloudDemo。选型时需要注意版本兼容，spring boot版本 + spring cloud版本对应关系：https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba/wiki/%E7%89%88%E6%9C%AC%E8%AF%B4%E6%98%8E
。版本搭配错误可能导致奇怪的问题。涉及到的组件如下：

微服务组件	spring cloud	本文使用
链路追踪	skywalking/sleuth/zipkin	✖️
注册中心	consul/eureka	consul
配置中心	spring cloud config	nacos
网关	spring cloud gateway/ zuul	✖️
熔断限流	hystrix/sentinel	✖️
metric监控告警	prometheus+grafana	✖️
错误日志/未捕获异常监控告警	sentry/cat	✖️
RPC	feign client（声明式客户端）+ ribbon（负载均衡）	feign client（声明式客户端）+ ribbon（负载均衡）

    一张图总结springCloudDemo架构：

2. 安装consul

    安装教程见：https://www.consul.io/downloads

    consul 开发模式服务端启动

consul agent -server -ui -dev

    启动成功日志：

==> Starting Consul agent...
           Version: '1.12.3'
           Node ID: 'd72c42e1-9bc0-07b5-a71e-5fe2f6e55579'
         Node name: 'mokas-MacBook-Pro-3.local'
        Datacenter: 'dc1' (Segment: '<all>')
            Server: true (Bootstrap: false)
       Client Addr: [127.0.0.1] (HTTP: 8500, HTTPS: -1, gRPC: 8502, DNS: 8600)
      Cluster Addr: 127.0.0.1 (LAN: 8301, WAN: 8302)
           Encrypt: Gossip: false, TLS-Outgoing: false, TLS-Incoming: false, Auto-Encrypt-TLS: false

==> Log data will now stream in as it occurs:

    访问页面： http://localhost:8500/ui

3. nacos安装

    注意mysql8，需要设置时区，jdbc url要正确。已部署到云主机上：101.43.195.208:8848

https://blog.csdn.net/u010312671/article/details/105930774

https://blog.csdn.net/LeslieTsai2019/article/details/118759956

    启动nacos:

sudo /opt/nacos/bin/startup.sh

    访问nacos：http://101.43.195.208:8848/nacos

4. 定义FeignClient API

    核心是指定serviceId，serviceId为注册到consul上的serviceName。微服务的唯一标识。

@FeignClient("spring-cloud-provider")
public interface UserServiceFeignClient 

    @RequestMapping("/getByName")
    User getByName(@RequestParam String name);

5. 定义consumer

5.1 开启feign client扫描

    使用注解EnableFeignClients，自动将上面的feign API，生成jdk代理，并注入到spring context作为bean，原理在5.5进行说明。

@EnableFeignClients(basePackages = "com.jessin.practice.spring.cloud.api")
@SpringBootApplication
public class ConsumerApplication 
	public static void main(String[] args) 
		SpringApplication.run(ConsumerApplication.class, args);
	

5.2 集成nacos

    引进依赖：

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
            <version>2.1.4.RELEASE</version>
        </dependency>

    在bootstrap.yaml中配置nacos，由于是spring cloud，配置必须放到bootstrap.yaml中，在spring cloud容器启动时就已经拿到远程变量数据，方便后续子容器注入。

spring:
  cloud:
    nacos:
      config:
         # nacos-spring-cloud配置方式，file-extension会添加到dataId中，
         # dataId默认是$spring.application.name.$file-extension
        server-addr: 101.43.195.208:8848
        file-extension: properties

    注意：这是spring cloud的配置方式，nacos spring boot的方式与这不同。不要同时使用spring cloud和spring boot配置nacos，会配置两次连接，而且会有类冲突。

    nacos上的spring-cloud-consumer.properties上的变量为：

    之后，可以通过@Value(“$mykey”)注入nacos上配置的变量，同时通过监听nacosConfigManager，可以得到配置变更的事件回调。

• RefreshScope 表示该bean在environment有变化时，会动态刷新，重新注入依赖。 nacos跟spring cloud集成的话，配置文件在bootstrap.yaml，变量会自动注入到environment中，因而可以使用@Value，spring cloud才有RefreshScope这个注解，表示可以动态刷新，会重新构建environment

@Configuration
@RefreshScope
@Slf4j
public class NacosCloudService implements InitializingBean 

    @Value("$spring.application.name")
    private String appName;

   // nacos注册进变量，自动refresh
    @Value("$useLocalCache:false")
    private boolean useLocalCache;

    @Value("$myKey:112")
    private int myKey;

    @Autowired
    private NacosConfigManager nacosConfigManager;
    @Autowired
    private NacosConfigProperties configProperties;

    public boolean getSwitch() 
        return useLocalCache;
    

    public int getMyKey() 
        return myKey;
    

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception 
        // nacos spring cloud回调方式或者监听event
        nacosConfigManager.getConfigService().addListener(appName + ".properties", configProperties.getGroup(),
                new Listener() 
                    @Override
                    public Executor getExecutor() 
                        return null;
                    

                    /**
                     * 接收整个配置文件的配置
                     * @param configInfo
                     */
                    @Override
                    public void receiveConfigInfo(String configInfo) 
                        log.info("收到spring cloud配置变更消息:", configInfo);
                    
                );
    

5.3 注册consul

    这里将spring.application.name配置到bootstrap.yaml中，作为consul服务名，consul注册中心为本地consul。需要注意的是spring cloud服务注册，使用spring boot actuator做健康检查，所以需要引进spring-boot-actuator这个jar，默认开放health这个endpoint。另外，默认情况下server.port和management.port是同一个，且management的路径会基于servlet.path作为其前缀，再加上/actuator，需要保证向consul注册的健康检查url是正确的，可以调通的，否则会服务发现不会会报no provider。

    bootstrap.yaml配置：

spring:
  cloud:
    consul:
      discovery:
        #注册到 Consul 的服务名称，后期客户端会根据这个名称来进行服务调用
        serviceName: $spring.application.name
        prefer-ip-address: true
        ip-address: localhost
      #consul注册中心地址
      host: localhost
      port: 8500

  application:
    name: spring-cloud-consumer

    application.yaml配置：

server:
  port: 9999
spring:
  mvc:
    servlet:
      # 不能配置为/practice，否则健康检查不通过，服务发现不了
      path: /
      loadOnStartup: 1
    throw-exception-if-no-handler-found: true
    # actuator单独使用一个端口，避免与业务端口共用一个path
#management:
#  server:
#    port: 19999

5.4 ribbon配置，异常重试：

    在bootstrap.yaml中添加如下配置，底层依然是http连接池。在provider超时时，会进行重试。运行时异常500，错误码不在范围内，不会进行重试。

#全局
ribbon:
  #每台重试一次，不包括第一次
  MaxAutoRetries: 0
  #重试2台机器，不包括第一台，总共重试(MaxAutoRetries + 1) * (MaxAutoRetriesNextServer + 1)
  MaxAutoRetriesNextServer: 2
  #每次http请求的超时时间
  ReadTimeout: 2000
  ConnectTimeout: 2000
  #如果对方返回404，抛出异常，以允许重试
  retryableStatusCodes: 404,405,406
  #所有异常都可以重试，否则只有get请求能重试
  OkToRetryOnAllOperations: true

5.5 调用FeignClient

    直接使用@Resource FeignClient API 即可调用

@RestController
@Slf4j
public class ConfigController 

    @Resource
    private NacosCloudService nacosCloudService;

    @Resource
    private UserServiceFeignClient userServiceFeignClient;

    /**
     * http://localhost:9991/getUseLocalCache
     *
     * 修改值：
     *
     * curl -X POST "http://101.43.195.208:8848/nacos/v1/cs/configs?dataId=spring-cloud-consumer.properties&group=DEFAULT_GROUP&content=useLocalCache=true"
     *
     * @return
     */
    @RequestMapping("/getUseLocalCache")
    public boolean getUseLocalCache() 
        return nacosCloudService.getSwitch();
    

    /**
     * http://localhost:9991/getKey
     *
     * 修改值：
     *
     * curl -X POST "http://101.43.195.208:8848/nacos/v1/cs/configs?dataId=spring-cloud-consumer.properties&group=DEFAULT_GROUP&content=useLocalCache=true"
     *
     * @return
     */
    @RequestMapping("/getKey")
    public int getKey() 
        // spring cloud
        return nacosCloudService.getMyKey();
    

    /**
     * http://localhost:9991/getUserByName?name=xiaoming
     * @param name
     * @return
     */
    @RequestMapping("/getUserByName")
    public User getUserByName(String name) 
        log.info("name is , myKey:", name, nacosCloudService.getMyKey());
        return userServiceFeignClient.getByName(name);
    

    consumer feign client调用基本原理：

a. feign client会使用jdk动态代理，代理逻辑见feign.ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler#FeignInvocationHandler。对应的methodHandler为SynchronousMethodHandler。ReflectiveFeign#newInstance构建动态代理。
b. 代理逻辑最终会调用LoadBalancerFeignClient#execute()

feign.ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler#invoke 
-> feign.SynchronousMethodHandler#invoke 
-> 执行RequestInteceptor
-> org.springframework.cloud.openfeign.ribbon.LoadBalancerFeignClient#execute 
-> RetryableFeignLoadBalancer#executeWithLoadBalancer
->com.netflix.client.AbstractLoadBalancerAwareClient#executeWithLoadBalancer(S, com.netflix.client.config.IClientConfig)，利用LoadBalancerCommand进行处理，rxjava，会利用LoadBalancer进行服务发现和重试
->org.springframework.cloud.openfeign.ribbon.RetryableFeignLoadBalancer#execute，底层会调用RetryTemplate，可以对同一台服务实例进行重试。
RetryableFeginLoadBalancer#execute，底层封装了RetryTemplate，进行重试。doWithRetry->apache httpClient。均使用LoadBalancer选择服务实例，第一次使用外层设置的server，当失败时，底层可以通过lb重新选择一台服务实例。第一次：com.netflix.loadbalancer.reactive.LoadBalancerCommand#selectServer，重试见org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonLoadBalancedRetryPolicy#registerThrowable。注意，当没有服务示例可用时，会抛出异常，见com.netflix.loadbalancer.LoadBalancerContext#getServerFromLoadBalancer。

6. 定义provider

    跟consumer很类似，spring.application.name改为：spring-cloud-provider。同时controller实现FeignClient API，其他的参考仓库：github仓库

@RestController
@Slf4j
public class HelloController implements UserServiceFeignClient 

    /**
     * http://localhost:9999/getByName?name=xiaoming
     * @param name
     * @return
     */
    @RequestMapping("/getByName")
    @Override
    public User getByName(String name) 
        log.info("provider 实现，name is ", name);
        User user = new User();
        user.setName(name);
        user.setAge(18);
        return user;
    

7. 测试

1. 开启配置中心

    本实例使用的是nacos，已经部署在云端，无需配置

2. 开启注册中心

    使用consul，则需要手动启动

consul agent -server -ui -dev

    访问页面：
http://localhost:8500/ui

3. 开启两个provider
       provider1:

java -Dserver.port=9999 -jar provider/target/provider-0.0.1-SNAPSHOT.jar

    provider2:

java -Dserver.port=9998 -jar provider/target/provider-0.0.1-SNAPSHOT.jar

    可以看到会往consul上注册服务，且注册了actuator的健康检测连接，consul每10秒会调用这个链接检测存活。

4. 开启一个consumer，并调用接口测试consumer

java -Dserver.port=9991 -jar consumer/target/consumer-0.0.1-SNAPSHOT.jar

    通过consul ui可以看到已经启动了3个instance:

http://localhost:8500/ui/dc1/services

    访问页面：

http://localhost:9991/getUserByName?name=xiaoming

    consumer:

    调用了provider2:

    再次访问，则调用provider1：说明底层使用roundrobin负载均衡

5. nacos测试：

    nacos上的值：

    调用http://localhost:9991/getKey，得到myKey的值：

    修改myKey:

curl -X POST "http://101.43.195.208:8848/nacos/v1/cs/configs?dataId=spring-cloud-consumer.properties&group=DEFAULT_GROUP&content=myKey=123"

    可以看到整个文件内容都被替换了，原来的useLocalCache也没有值了。

    再次getKey:

6. 异常测试：
    (1) 超时测试，会调用三次provider:
http://localhost:9991/timeout?timeout=2

consumer:

provider1:

provider2:

    (2) 运行时异常，500，不重试
http://localhost:9991/fail?name=xiaoming

consumer:

provider2: