微服务的终极杀器SpringCloudAlibaba组件精讲

Posted 2021-06-20 XiaoLin__Java

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了微服务的终极杀器SpringCloudAlibaba组件精讲相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、微服务

1.1、微服务简介

In short, the microservice architectural style is an approach to developing a single application as a suite of small services, each running in its own process and communicating with lightweight mechanisms, often an HTTP resource API. These services are built around business capabilities and independently deployable by fully automated deployment machinery. There is a bare minimum of centralized management of these services, which may be written in different programming languages and use different data storage technologies. -----[摘自官网]
简而言之，微服务架构风格是一种将单个应用程序开发为“一套小型服务”的方法，每个服务“运行在自己的进程中”，并通过轻量级机制(通常是HTTP资源API)进行通信。这些服务“围绕业务功能构建”，并通过全自动部署机制“独立部署”。“这些服务只有最低限度的集中管理”，可能是用不同的编程语言编写的，并使用不同的数据存储技术。

微服务是一种架构，这种架构是将单个的整体应用程序分割成更小的项目关联的独立的服务。一个服务通常实现一组独立的特性或功能，包含自己的业务逻辑和适配器。各个微服务之间的关联通过暴露api来实现。这些独立的微服务不需要部署在同一个虚拟机，同一个系统和同一个应用服务器中。

1.2、为什么是微服务

1.2.1、单体应用

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。

单体应用的优点在于：单一架构模式在项目初期很小的时候开发方便，测试方便，部署方便，运行良好。

在这里插入图片描述

他的缺点也很明显：

应用随着时间的推进，加入的功能越来越多，最终会变得巨大，一个项目中很有可能数百万行的代码，互相之间繁琐的jar包。
久而久之，开发效率低，代码维护困难。
如果想整体应用采用新的技术，新的框架或者语言，那是不可能的。
任意模块的漏洞或者错误都会影响这个应用，降低系统的可靠性。

1.2.2、分布式

由于整个系统运行需要使用到Tomcat和mysql，单台服务器处理的能力有限,2G的内存需要分配给Tomcat和MySQL使用，随着业务越来越复杂，请求越来越多.。内存越来越不够用了，所以这时候我们就需要进行分布式的部署。

我们进行一个评论的请求，这个请求是需要依赖分布在两台不同的服务器的组件[Tomat和MySQL],才能完成的.。所以叫做分布式的系统。

分布式和单体项目最大的区别在于分布式的项目是分开部署的，比如说把数据库单独放在一台服务器上。

1.2.3、集群

在上面的图解中其实是存在问题的，比如Tomcat存在单点故障问题，一旦Tomcat所在的服务器宕机不可用了，我们就无法提供服务了,所以针对单点故障问题，我们会使用集群来解决.那什么是集群模式呢?

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”有个牛逼了名字——负载均衡服务器。

1.2.4、总结

用一张图总结单体项目、集群、分布式的不同：

在这里插入图片描述

1.3、系统架构的演变

架构的演变大致为：单一应用架构 ===> 垂直应用架构 ===> 分布式服务架构 ===> 流动计算架构微服务架构 ===> [未知]

1.3.1、单一应用架构

互联网早期，一般的网站应用流量较小，只需一个应用，将所有功能代码都部署在一起就可以，这样可以减少开发、部署和维护的成本。

比如说一个电商系统，里面会包含很多用户管理，商品管理，订单管理，物流管理等等很多模块，

我们会把它们做成一个web项目，然后部署到一台tomcat服务器上。

他的优点在于：

项目架构简单，小型项目的话，开发成本低。
项目部署在一个节点上，维护容易。

他的缺点也是显而易见的：

全部功能集成在一个工程中，对于大型项目来讲不易开发和维护。
项目模块之间紧密耦合，单点容错率低。
无法针对不同模块进行针对性优化和水平扩展。

1.3.2、垂直应用架构

随着访问量的逐渐增大，单一应用只能依靠增加节点来应对，但是这时候会发现并不是所有的模块都会有比较大的访问量.

还是以上面的电商为例子，用户访问量的增加可能影响的只是用户和订单模块，但是对消息模块的影响就比较小. 那么此时我们希望只多增加几个订单模块，而不增加消息模块. 此时单体应用就做不到了，垂直应用就应运而生了.

所谓的垂直应用架构，就是将原来的一个应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。比如我们可以将上面电商的单体应用拆分成:

电商系统(用户管理商品管理订单管理)
后台系统(用户管理订单管理客户管理)
CMS系统(广告管理营销管理)

这样拆分完毕之后，一旦用户访问量变大，只需要增加电商系统的节点就可以了，而无需增加后台和CMS的节点。

他的优点在于：

系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题，而且可以针对不同模块进行优化和水平扩展。
一个系统的问题不会影响到其他系统，提高容错率。

缺点：

系统之间相互独立，无法进行相互调用。
系统之间相互独立，会有重复的开发任务

1.3.3、分布式架构

当垂直应用越来越多，重复的业务代码就会越来越多。这时候，我们就思考可不可以将重复的代码抽取出来，做成统一的业务层作为独立的服务，然后由前端控制层调用不同的业务层服务呢？
这就产生了新的分布式系统架构。它将把工程拆分成表现层和服务层两个部分，服务层中包含业务逻辑。表现层只需要处理和页面的交互，业务逻辑都是调用服务层的服务来实现。

优点：

抽取公共的功能为服务层，提高代码复用性。

缺点：

系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护。

1.3.4、SOA架构

在分布式架构下，当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心对集群进行实时管理。此时，用于资源调度和治理中心(SOA Service Oriented Architecture，面向服务的架构)是关键。

优点：

使用注册中心解决了服务间调用关系的自动调节

缺点：

服务间会有依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大( 服务雪崩 )。
服务关心复杂，运维、测试部署困难。

1.3.4、微服务架构

微服务架构在某种程度上是面向服务的架构，它更加强调服务的"彻底拆分"。

优点：

服务原子化拆分，独立打包、部署和升级，保证每个微服务清晰的任务划分，利于扩展。
微服务之间采用RESTful等轻量级Http协议相互调用。
服务各自有自己单独的职责，服务之间松耦合，避免因一个模块的问题导致服务崩溃

缺点：

分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）。
服务治理和服务监控关键。
多服务运维难度，随着服务的增加，运维的压力也在增大

1.4、微服务需要解决的问题

微服务架构，简单的说就是将单体应用进一步拆分，拆分成更小的服务，每个服务都是一个可以独立运行的项目。

微服务架构的常见问题

一旦采用微服务系统架构，就势必会遇到这样几个问题：

这么多小服务，如何管理他们？
这么多小服务，他们之间如何通讯？
这么多小服务，客户端怎么访问他们？
这么多小服务，一旦出现问题了，应该如何自处理？
这么多小服务，一旦出现问题了，应该如何排错?

对于上面的问题，是任何一个微服务设计者都不能绕过去的，因此大部分的微服务产品都针对每一个问题提供了相应的组件来解决它们。

1.5、微服务架构的常见概念

1.5.1、服务治理

服务治理就是进行服务的自动化管理，其核心是服务的注册与发现。

服务注册：服务实例将自身服务信息注册到注册中心。
服务发现：服务实例通过注册中心，获取到注册到其中的服务实例的信息，通过这些信息去请求他们提供服务。
服务剔除：服务注册中心将出问题的服务自动剔除到可用列表之外，使其不会被调用到。

1.5.2、服务调用

在微服务架构中，通常存在多个服务之间的远程调用的需求，目前1主流的远程调用的技术有基于HTTP请求的RESTFul接口及基于TCP的RPC协议。

REST(Representational State Transfer)：这是一种HTTP调用的格式，更标准，更通用，无论哪种语言都支持http协议。
RPC（Remote Promote Call）：一种进程间通信方式。允许像调用本地服务一样调用远程服务。RPC框架的主要目标就是让远程服务调用更简单、透明。RPC框架负责屏蔽底层的传输方式、序列化方式和通信细节。开发人员在使用的时候只需要了解谁在什么位置提供了什么样的远程服务接口即可，并不需要关心底层通信细节和调用过程。

他们之间的区别于联系：

比较项	RESTFul	RPC
通讯协议	HTTP	一般是TCP
性能	略低	较高
灵活度	高	低
应用	微服务架构	SOA架构

1.5.3、服务网关

随着微服务的不断增多，不同的微服务一般会有不同的网络地址，而外部客户端可能需要调用多个服务的接口才能完成一个业务需求，如果让客户端直接与各个微服务通信可能出现：

客户端需要调用不同的url地址，增加难度。
在一定的场景下，存在跨域请求的问题。
每个微服务都需要进行单独的身份认证。

为了解决这些问题，API网关顺势而生。

API网关直面意思是将所有API调用统一接入到API网关层，由网关层统一接入和输出。一个网关的基本功能有：统一接入、安全防护、协议适配、流量管控、长短链接支持、容错能力。有了网关之后，各个API服务提供团队可以专注于自己的的业务逻辑处理，而API网关更专注于安全、流量、路由等问题。

1.5.4、服务容错

在微服务当中，一个请求经常会涉及到调用几个服务，如果其中某个服务不可用，没有做服务容错的话，极有可能会造成一连串的服务不可用，这就是雪崩效应。

我们没法预防雪崩效应的发生，只能尽可能去做好容错。服务容错的三个核心思想是：

不被外界环境影响。
不被上游请求压垮。
不被下游响应拖垮。

1.5.5、链路追踪

随着微服务架构的流行，服务按照不同的维度进行拆分，一次请求往往需要涉及到多个服务。互联网应用构建在不同的软件模块集上，这些软件模块，有可能是由不同的团队开发、可能使用不同的编程语言来实现、有可能布在了几千台服务器，横跨多个不同的数据中心。因此，就需要对一次请求涉及的多个服务链路进行日志记录，性能监控即链路追踪。

1.6、微服务常见的解决方案

1.6.1、ServiceComb

&nbspApache ServiceComb，前身是华为云的微服务引擎 CSE (Cloud Service Engine) 云服务，是全球首个Apache微服务顶级项目。它提供了一站式的微服务开源解决方案，致力于帮助企业、用户和开发者将企业应用轻松微服务化上云，并实现对微服务应用的高效运维管理。

1.6.2、SpringCloud

Spring Cloud是一系列框架的集合。它利用Spring Boot的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，都可以用Spring Boot的开发风格做到一键启动和部署。

Spring Cloud并没有重复制造轮子，它只是将目前各家公司开发的比较成熟、经得起实际考验的服务框架组合起来，通过Spring Boot风格进行再封装屏蔽掉了复杂的配置和实现原理，最终给开发者留出了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。

1.6.3、SpringCloud Alibaba

&nbspSpring Cloud Alibaba 致力于提供微服务开发的一站式解决方案。此项目包含开发分布式应用微服务的必需组件，方便开发者通过 Spring Cloud 编程模型轻松使用这些组件来开发分布式应用服务。

二、Spring Cloud

2.1、什么是SpringCloud

SpringCloud是一个含概多个子项目的开发工具集,集合了众多的开源框架,他利用了Spring Boot开发的便利性实现了很多功能,如服务注册,服务注册发现,负载均衡等.SpringCloud在整合过程中主要是针对Netflix(奈飞)开源组件的封装.SpringCloud的出现真正的简化了分布式架构的开发。

NetFlix 是美国的一个在线视频网站,微服务业的翘楚,他是公认的大规模生产级微服务的杰出实践者,NetFlix的开源组件已经在他大规模分布式微服务环境中经过多年的生产实战验证,因此Spring Cloud中很多组件都是基于NetFlix组件的封装。

2.2、核心组件

eurekaserver、consul、nacos：服务注册中心组件。
rabbion & openfeign：服务负载均衡和服务调用组件。
hystrix & hystrix dashboard：服务断路器和服务监控组件。
zuul、gateway：服务网关组件。
config：统一配置中心组件。
bus：消息总线组件。

2.3、版本命名

SpringCloud是一个由众多独立子项目组成的大型综合项目，原则每个子项目上有不同的发布节奏,都维护自己发布版本号。为了更好的管理springcloud的版本,通过一个资源清单BOM(Bill of Materials),为避免与子项目的发布号混淆，所以没有采用版本号的方式，而是通过命名的方式。这些名字是按字母顺序排列的。如伦敦地铁站的名称（“天使”是第一个版本，“布里斯顿”是第二个版本,"卡姆登"是第三个版本）。当单个项目的点发布累积到一个临界量，或者其中一个项目中有一个关键缺陷需要每个人都可以使用时，发布序列将推出名称以“.SRX”结尾的“服务发布”，其中“X”是一个数字。

伦敦地铁站的名字大致有如下：Angel、Brixton、Camden、Dalston、Edgware、Finchley、Greenwich、Hoxton。

2.4、版本选择

由于SpringCloud的版本是必须和SpringBoot的版本对应的，所以必须要根据SpringCloud版本来选择SpringBoot的版本。

三、SpringCloud Alibaba

3.1、简介

Spring Cloud Alibaba是Spring Cloud下的一个子项目，Spring Cloud Alibaba为分布式应用程序开发提供了一站式解决方案，它包含开发分布式应用程序所需的所有组件，使您可以轻松地使用Spring Cloud开发应用程序，使用Spring Cloud Alibaba，您只需要添加一些注解和少量配置即可将Spring Cloud应用程序连接到Alibaba的分布式解决方案，并使用Alibaba中间件构建分布式应用程序系统。Spring Cloud Alibaba 是阿里巴巴开源中间件跟 Spring Cloud 体系的融合。

3.2、主要功能

流量控制和服务降级：默认支持 WebServlet、WebFlux， OpenFeign、RestTemplate、Spring Cloud、Gateway， Zuul， Dubbo 和 RocketMQ 限流降级功能的接入，可以在运行时通过控制台实时修改限流降级规则，还支持查看限流降级 Metrics 监控。
服务注册和发现：实例可以在Alibaba Nacos上注册，客户可以使用Spring管理的bean发现实例，通过Spring Cloud Netflix支持Ribbon客户端负载均衡器。
分布式配置管理：支持分布式系统中的外部化配置，配置更改时自动刷新。
消息驱动能力：基于 Spring Cloud Stream 为微服务应用构建消息驱动能力。
消息总线：使用Spring Cloud Bus RocketMQ链接分布式系统的节点。
分布式事务：使用 @GlobalTransactional 注解，高效并且对业务零侵入地解决分布式事务问题。
Dubbo RPC：通过Apache Dubbo RPC扩展Spring Cloud服务到服务调用的通信协议。
分布式任务调度：提供秒级、精准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。同时提供分布式的任务执行模型，如网格任务。网格任务支持海量子任务均匀分配到所有Worker（schedulerx-client）上执行。

3.3、组件

Sentinel：把流量作为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。
Nacos：一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台。
RocketMQ：一款开源的分布式消息系统，基于高可用分布式集群技术，提供低延时的、高可靠
的消息发布与订阅服务。
Dubbo：Apache Dubbo™ 是一款高性能 Java RPC 框架。
Seata：阿里巴巴开源产品，一个易于使用的高性能微服务分布式事务解决方案。
Alibaba Cloud ACM：一款在分布式架构环境中对应用配置进行集中管理和推送的应用配置中心
产品。
Alibaba Cloud OSS: 阿里云对象存储服务（Object Storage Service，简称 OSS），是阿里云提
供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。您可以在任何应用、任何时间、任何地点存储和
访问任意类型的数据。
Alibaba Cloud SchedulerX: 阿里中间件团队开发的一款分布式任务调度产品，提供秒级、精
准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。
Alibaba Cloud SMS: 覆盖全球的短信服务，友好、高效、智能的互联化通讯能力，帮助企业迅速
搭建客户触达通道。

四、微服务项目搭建

4.1、技术选型

持久层：SpingData Jpa
数据库: MySQL5.7
技术栈：SpringCloud Alibaba 技术栈

4.2、模块设计

我们搭建一个微服务的项目，但是只有简单的代码，没有任何业务逻辑。

shop-parent 父工程
shop-product-api：商品微服务api ，用于存放商品实体。
shop-product-server：商品微服务，他的1端口是808x。
shop-order-api 订单微服务api，用于存放订单实体。
shop-order-server 订单微服务，他的端口是808x。

4.3、微服务的调用

;在微服务架构中，最常见的场景就是微服务之间的相互调用。我们以电商系统中常见的用户下单为例来演示微服务的调用：客户向订单微服务发起一个下单的请求，在进行保存订单之前需要调用商品微服务查询商品的信息。

我们一般把服务的主动调用方称为服务消费者，把服务的被调用方称为服务提供者。

4.4、创建父工程

创建一个maven工程，然后在pom.xml文件中添加下面内容

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.3.3.RELEASE</version>
    <relativePath/>
  </parent>
  <groupId>cn.linstudy</groupId>
  <artifactId>Shop-parent</artifactId>
  <packaging>pom</packaging>
  <version>1.0.0</version>
  <modules>
    <module>Shop-order-api</module>
    <module>Shop-order-server</module>
    <module>Shop-product-api</module>
    <module>Shop-product-server</module>
  </modules>
  <properties>
    <java.version>11</java.version>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    <spring-cloud.version>Hoxton.SR8</spring-cloud.version>
    <spring-cloud-alibaba.version>2.2.3.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
  </properties>
  <dependencyManagement>
    <dependencies>
      <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
        <version>${spring-cloud.version}</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
        <version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        <version>5.1.47</version>
      </dependency>
    </dependencies>
  </dependencyManagement>
</project>

4.5、创建商品服务

4.5.1、书写Shop-product-api的依赖

创建Shop-product-api项目，然后在pom.xml文件中添加下面内容

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <parent>
    <artifactId>Shop-parent</artifactId>
    <groupId>cn.linstudy</groupId>
    <version>1.0.0</version>
  </parent>
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <artifactId>Shop-product-api</artifactId>

  <properties>
    <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
  </properties>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.projectlombok</groupId>
      <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

4.5.2、创建实体

//商品
@Entity(name = "t_shop_product")
@Data
public class Product {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long pid;//主键
    private String pname;//商品名称
    private Double pprice;//商品价格
    private Integer stock;//库存
}

4.5.3、书写Shop-product-server的依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <parent>
    <artifactId>Shop-parent</artifactId>
    <groupId>cn.linstudy</groupId>
    <version>1.0.0</version>
  </parent>
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

  <artifactId>Shop-order-server</artifactId>

  <properties>
    <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
  </properties>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>mysql</groupId>
      <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>com.alibaba</groupId>
      <artifactId>fastjson</artifactId>
      <version>1.2.56</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>cn.linstudy</groupId>
      <artifactId>Shop-order-api</artifactId>
      <version>1.0.0</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>cn.linstudy</groupId>
      <artifactId>Shop-product-api</artifactId>
      <version>1.0.0</version>
    </dependency>
      
   </dependencies>
</project>

4.5.4、编写application.yml

server:
  port: 8081
spring:
  application:
    name: product-service
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql:///shop-product?serverTimezone=UTC&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true
    username: root
    password: admin
  jpa:
    properties:
      hibernate:
        hbm2ddl:
          auto: update
        dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect

4.5.5、创建数据库

由于我们使用的是JPA，所以我们需要创建数据库，但是不需要创建表，因为JPA会在对应的数据库中自动创建表。

4.5.6、创建DAO接口

// 第一个参数是实体类，第二个参数是实体类对象的主键的类型
public interface ProductDao extends JpaRepository<Product,Long> {

}

4.5.7、创建Service接口及其实现类

public interface ProductService {
  Product findById(Long productId);
}以上是关于微服务的终极杀器SpringCloudAlibaba组件精讲的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
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