SpringCloud微服务开发快速入门
Posted 编程小栈
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了SpringCloud微服务开发快速入门相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
文章目录
一、微服务介绍
1. 什么是微服务?
微服务最早由Martin Fowler与James Lewis于2014年共同提出,微服务架构风格是一种使用一套小服务来开发单个应用的方式途径,每个服务运行在自己的进程中,并使用轻量级机制通信,通常是HTTP API,这些服务基于业务能力构建,并能够通过自动化部署机制来独立部署,这些服务使用不同的编程语言实现,以及不同数据存储技术,并保持最低限度的集中式管理。
2. 为什么需要微服务?
在传统的IT行业软件大多都是各种独立系统的堆砌,这些系统的问题总结来说就是扩展性差,可靠性不高,维护成本高。到后面引入了SOA服务化,但是,由于 SOA 早期均使用了总线模式,这种总线模式是与某种技术栈强绑定的,比如:J2EE。这导致很多企业的遗留系统很难对接,切换时间太长,成本太高,新系统稳定性的收敛也需要一些时间。最终 SOA 看起来很美,但却成为了企业级奢侈品,中小公司都望而生畏。
3. 微服务与SOA区别?
微服务,从本质意义上看,还是 SOA 架构。但内涵有所不同,微服务并不绑定某种特殊的技术,在一个微服务的系统中,可以有 Java 编写的服务,也可以有 Python编写的服务,他们是靠Restful架构风格统一成一个系统的。所以微服务本身与具体技术实现无关,扩展性强。
4. 微服务本质?
微服务,关键其实不仅仅是微服务本身,而是系统要提供一套基础的架构,这种架构使得微服务可以独立的部署、运行、升级,不仅如此,这个系统架构还让微服务与微服务之间在结构上“松耦合”,而在功能上则表现为一个统一的整体。
*能不能做成微服务,取决于四个要素:*
- 小:微服务体积小,2 pizza 团队。
- 独:能够独立的部署和运行。
- 轻:使用轻量级的通信机制和架构。
- 松:为服务之间是松耦合的。
5. 单体->微服务架构演变
服务架构从单体架构逐渐演变为现在流行的微服务架构。这些架构之间有怎样的差别呢?
软件架构演变+zookeeper—>安装配置+数据模型+常用命令+与java交互_ahcfl-CSDN博客
- 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。
**优点:**架构简单,部署成本低
**缺点:**耦合度高(维护困难、升级困难)
- 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。
**优点:**降低服务耦合,有利于服务升级和拓展
**缺点:**服务调用关系错综复杂
-
SOA架构将重复功能或模块抽取成组件的形式,对外提供服务,在项目与服务之间使用ESB(企业服务总线)的形式作为通信的桥梁。
优点:
①.重复代码进行了抽取,提高了开发效率,提高了系统的可维护性.
②.可以针对某个系统进行扩展,做集群更容易.
③.采用ESB来管理服务组件,有利于降低企业开发项目难度缺点:
①.系统与服务的界限模糊的,不利于设计.
②.ESB是作为系统与系统之间桥梁,没有统一标准,种类很多,不利于维护! -
微服务架构是一种经过良好架构设计的分布式架构方案 。给分布式架构制定一个标准,进一步降低服务之间的耦合度,提供服务的独立性和灵活性。做到高内聚,低耦合。
特征:
- 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
- 自治:团队独立、技术独立、数据独立,独立部署和交付
- 面向服务:服务提供统一标准的接口,与语言和技术无关
- 隔离性强:服务调用做好隔离、容错、降级,避免出现级联问题
6. 微服务开发框架
- Spring Cloud:http://projects.spring.io/spring-cloud(现在非常流行的微服务架构)
- Dubbo:http://dubbo.io
- Dropwizard:http://www.dropwizard.io (关注单个微服务的开发)
- Consul、etcd&etc.(微服务的模块)
全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案。在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了。
7. 微服务需要学习什么?
架构体系
知识体系
学习体系
小结
-
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
-
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
-
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
-
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
二、SpringCloud
1. SpringCloud介绍
官网地址:https://spring.io/projects/spring-cloud。
SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务框架。
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。其中常见的组件包括:
另外,SpringCloud底层是依赖于SpringBoot的,并且有版本的兼容关系,如下:
Hoxton.SR10,对应的SpringBoot版本是2.3.x。
2. SpringBoot与 SpringCloud的区别
Spring Boot:
旨在简化创建产品级的Spring应用和服务,简化了配置文件,使用嵌入式web服务器,含有诸多开箱即用微服务功能,可以和spring cloud联合部署。
Spring Cloud:
微服务工具包,为开发者提供了在分布式系统的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、微代理、控制总线等开发工具包。
3. 服务拆分和远程调用
任何分布式架构都离不开服务的拆分
微服务拆分时的几个原则:
- 不同微服务,不要重复开发相同业务
- 微服务数据独立,不要访问其它微服务的数据库
- 微服务可以将自己的业务暴露为接口,供其它微服务调用
实现远程调用案例
在order-service服务中,有一个根据id查询订单的接口:
根据id查询订单,返回值是Order对象,如图:
其中的user为null
在user-service中有一个根据id查询用户的接口:
查询的结果如图:
案例需求
修改order-service中的根据id查询订单业务,要求在查询订单的同时,根据订单中包含的userId查询出用户信息,一起返回。
因此,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。
大概的步骤是这样的:
- 注册一个RestTemplate的实例到Spring容器
- 修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法,根据Order对象中的userId查询User
- 将查询的User填充到Order对象,一起返回
注册RestTemplate
首先,我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中,注册RestTemplate实例:
package cn.itcast.order;
import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication
public static void main(String[] args)
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
@Bean
public RestTemplate restTemplate()
return new RestTemplate();
实现远程调用
修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法:
4. 提供者与消费者
在服务调用关系中,会有两个不同的角色:
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)
但是,服务提供者与服务消费者的角色并不是绝对的,而是相对于业务而言。
如果服务A调用了服务B,而服务B又调用了服务C,服务B的角色是什么?
- 对于A调用B的业务而言:A是服务消费者,B是服务提供者
- 对于B调用C的业务而言:B是服务消费者,C是服务提供者
因此,服务B既可以是服务提供者,也可以是服务消费者。
三、SpringCloud微服务常用组件
1. Eureka注册中心
假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例,思考几个问题:
- order-service在发起远程调用的时候,该如何得知user-service实例的ip地址和端口?
- 有多个user-service实例地址,order-service调用时该如何选择?
- order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机?
【1】结构和作用
这些问题都需要利用SpringCloud中的注册中心来解决,其中最广为人知的注册中心就是Eureka,其结构如下:
问题1:order-service如何得知user-service实例地址?
获取地址信息的流程如下:
- user-service服务实例启动后**,将自己的信息注册到eureka-server(Eureka服务端)。这个叫服务注册**
- eureka-server保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系
- order-service根据服务名称,拉取实例地址列表。这个叫服务发现或服务拉取
问题2:order-service如何从多个user-service实例中选择具体的实例?
- order-service从实例列表中利用负载均衡算法选中一个实例地址
- 向该实例地址发起远程调用
问题3:order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康,是不是已经宕机?
- user-service会每隔一段时间(默认30秒)向eureka-server发起请求,报告自己状态,称为心跳
- 当超过一定时间没有发送心跳时,eureka-server会认为微服务实例故障,将该实例从服务列表中剔除
- order-service拉取服务时,就能将故障实例排除了
注意:一个微服务,既可以是服务提供者,又可以是服务消费者,因此eureka将服务注册、服务发现等功能统一封装到了eureka-client端
【2】基本使用
1)启动eureka微服务
引入eureka依赖
引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖:
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>
编写启动类
给eureka-server服务编写一个启动类,一定要添加一个@EnableEurekaServer注解,开启eureka的注册中心功能:
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);
编写配置文件
编写一个application.yml文件,内容如下:
server:
port: 10086
spring:
application:
name: eureka-server
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
启动服务
启动微服务,然后在浏览器访问:http://127.0.0.1:10086
2)服务注册
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:
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
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: userservice
eureka:
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。
3)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。
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:
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
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: orderservice
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
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。
2. Ribbon负载均衡
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?
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。
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
【2】源码跟踪分析
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。
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/8originalUri.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.loadBalancer
是LoadBalancerClient
类型,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:
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。
【3】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
【4】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:
- 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();
- 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。
【5】饥饿加载配置
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
3. 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。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。nacos在GitHub上有下载地址:https://github.com/alibaba/nacos/tags,可以选择任意版本下载。
【1】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<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>
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)重启微服务
登录nacos管理页面,http://localhost:8848/nacos 可以看到微服务信息:
【2】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。
【3】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
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:
【4】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:8848
discovery:
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
【5】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
【6】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
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:
给微服务配置namespace
修改配置来实现。例如,修改order-service的application.yml文件:
spring:
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848
discovery:
cluster-name: HZ
namespace: 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:
【7】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
【8】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
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
以上是关于SpringCloud微服务开发快速入门的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
Java 微服务之 SpringCloud快速入门day01 系统架构的演变,服务调用方式