SpringCloud

Posted 2023-03-05 sp_wxf

这里写目录标题

• 1.系统架构的演变
• • 1.1 集中式架构
  • 1.2 垂直拆分
  • 1.3 分布式服务
  • 1.4 流动计算架构（SOA）
  • 1.5 微服务
• 2.服务调用方式
• • 2.1 RPC和HTTP
  • 2.2 Http客户端工具
  • 2.3 Spring的RestTemplate(封装Http客户端)
• 3.SpringCloud
• • 3.1 微服务场景模拟
  • 3.2服务拆分
  • 3.3 提供者和消费者
  • 3.4 微服务案例实现
  • 3.5 存在的问题
• 4.Eureka注册中心
• • 4.1 Eureka的作用:
  • 4.2 搭建eureka-server
  • 4.3 provider进行服务注册
  • 4.4 consumer实现服务发现

1.系统架构的演变

集中式架构 > 垂直拆分 > 分布式架构 > SOA > 微服务

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1.1 集中式架构

  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）

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1.2 垂直拆分

  当访问量逐渐增大，单一应用无法满足需求，此时为了应对更高的并发和业务需求，我们根据业务功能对系统进行拆分：

• 优点
  • 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题
  • 可以针对不同模块进行优化
  • 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高
• 缺点
  • 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率

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1.3 分布式服务

  当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。

• 优点
  • 将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用和开发效率
• 缺点
  • 系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

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1.4 流动计算架构（SOA）

  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基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键

服务治理要做什么？
1.服务注册中心，实现服务自动注册和发现，无需人为记录服务地址
2.服务自动订阅，服务列表自动推送，服务调用透明化，无需关心依赖关系
3.动态监控服务状态监控报告，人为控制服务状态

• 缺点
  • 服务间会有依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大
  • 服务关系复杂，运维、测试部署困难，不符合DevOps思想

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1.5 微服务

微服务的架构特征：

• 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：自治是说服务间互相独立，互不干扰
  • 团队独立：每个服务都是一个独立的开发团队，人数不能过多。
  • 技术独立：因为是面向服务，提供Rest接口，使用什么技术没有别人干涉
  • 前后端分离：采用前后端分离开发，提供统一Rest接口，后端不用再为PC、移动段开发不同接口
  • 数据库分离：每个服务都使用自己的数据源
  • 部署独立，服务间虽然有调用，但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件，可复用，可替换，降低耦合，易维护
• 面向服务：面向服务是说每个服务都要对外暴露Rest风格服务接口API。并不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供Rest的接口即可。
• 隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题
  

  微服务的上述特性其实是在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。

因此，可以认为微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案 。

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2.服务调用方式

2.1 RPC和HTTP

  无论是微服务还是SOA，都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢？常见的远程调用方式有以下2种：

• RPC：Remote Produce Call远程过程调用，类似的还有RMI。自定义数据格式，基于原生TCP通信，速度快，效率高。早期的webservice，现在热门的dubbo，都是RPC的典型代表
• Http：http其实是一种网络传输协议，基于TCP，规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议，也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿，优势是对服务的提供和调用方没有任何技术限定，自由灵活，更符合微服务理念。

  如果你们公司全部采用Java技术栈，那么使用Dubbo作为微服务架构是一个不错的选择。相反，如果公司的技术栈多样化，而且你更青睐Spring家族，那么SpringCloud搭建微服务是不二之选。在我们的项目中，我们会选择SpringCloud套件，因此我们会使用Http方式来实现服务间调用。

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2.2 Http客户端工具

已经有很多的http客户端工具，能够帮助我们做这些事情，例如：

• HttpClient
• OKHttp
• URLConnection

接下来，不过这些不同的客户端，API各不相同

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2.3 Spring的RestTemplate(封装Http客户端)

  Spring提供了一个RestTemplate模板工具类，对基于Http的客户端进行了封装，并且实现了对象与json的序列化和反序列化，非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型，而是进行了抽象，目前常用的3种都有支持：

• HttpClient
• OkHttp
• JDK原生的URLConnection（默认的）

使用步骤:
一、在Spring容器中注册RestTemplate
可以在启动类位置注册：

@SpringBootApplication
public class HttpDemoApplication 

	public static void main(String[] args) 
		SpringApplication.run(HttpDemoApplication.class, args);
	

	@Bean
	public RestTemplate restTemplate() 
   
		return new RestTemplate();
	

二、在测试类中注入,并调用其他服务的接口

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = HttpDemoApplication.class)
public class HttpDemoApplicationTests 

	@Autowired
	private RestTemplate restTemplate;

	@Test
	public void httpGet() 
        // 调用springboot案例中的rest接口
		User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost/user/1", User.class);
		System.out.println(user);
	

通过RestTemplate的getForObject()方法，传递url地址及实体类的字节码，RestTemplate会自动发起请求，接收响应，并且帮我们对响应结果进行反序列化。

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3.SpringCloud

  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。

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3.1 微服务场景模拟

案例:从订单模块查询订单的同时,根据订单中包含的用户编号查询出用户信息
在进行模拟之前,我们先了解两个概念:服务拆分、远程调用

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3.2服务拆分

  在集中式架构中,我们会将订单服务和用户服务的功能写在同一个项目中,缺点也很明显:功能模块耦合度高,不利于开发和维护
  但是在分布式架构中,我们会将服务进行拆分,微服务也同样如此

一、服务拆分原则:

• 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
  

二、服务拆分示例:

cloud-demo：父工程，管理依赖

• order-service：订单微服务，负责订单相关业务
• user-service：用户微服务，负责用户相关业务

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3.3 提供者和消费者

在调用关系中,我们要明确服务提供者和服务消费者

• 服务提供者：
  • 提供接口给其他微服务
• 服务消费者:
  • 调用其他微服务的接口

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3.4 微服务案例实现

一、服务提供者对外提供接口
服务提供者只需要对外提供接口即可,不需要其他操作

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController 

    @Autowired
    private UserService userService;

    /**
     * 根据用户编号查询用户信息
     */
    @GetMapping("/id")
    public User queryById(@PathVariable("id") Long id) 
        return userService.queryById(id);
    

二、服务消费者注册RestTemplate
服务站消费者想要调用远程服务(Http方式)的前提是注册RestTemplate(此处是JDK原生的URLConnection), 我们可以在启动类中,注册RestTemplate实例

@SpringBootApplication
public class OrderApplication 

    public static void main(String[] args) 
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() 
        return new RestTemplate();
    

三、服务消费者远程调用服务
使用RestTemplate的getForObject()方法进行服务调用

@RestController
@RequestMapping("order")
public class OrderController 

   @Autowired
   private OrderService orderService;

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("orderId")
    public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) 
        Order order = orderService.queryOrderById(orderId);
        // 远程调用(Http方式)
        String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        order.setUser(user);
        return order;
    

四、流程图

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3.5 存在的问题

问题引入

• 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？

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问题总结

• 在consumer中,我们把url地址硬编码到了代码中，不方便后期维护
• consumer需要记忆provider的地址，如果出现变更，可能得不到通知，地址将失效
• consumer不清楚provider的状态，服务宕机也不知道
• provider只有1台服务，不具备高可用性
• 即便provider形成集群，consumer还需自己实现负载均衡

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其实上面说的问题，概括一下就是分布式服务必然要面临的问题

• 服务管理
  • 如何自动注册和发现
  • 如何实现状态监管
  • 如何实现动态路由
• 服务如何实现负载均衡
• 服务如何解决容灾问题
• 服务如何实现统一配置

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4.Eureka注册中心

问题分析
  在刚才的案例中，user服务对外提供服务，需要对外暴露自己的地址。而order服务（调用者）需要记录服务提供者的地址。将来地址出现变更，还需要及时更新。这在服务较少的时候并不觉得有什么，但是在现在日益复杂的互联网环境，一个项目肯定会拆分出十几，甚至数十个微服务。此时如果还人为管理地址，不仅开发困难，将来测试、发布上线都会非常麻烦，这与DevOps的思想是背道而驰的。

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4.1 Eureka的作用:

一、order-service怎么知道user-service的实例地址
获取地址信息流程:

• user-service实例启动后,将自己的信息注册到eureka-server（Eureka服务端）,这个叫注册服务
• eureka-server保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系
  • 集群时, 一个服务名称可能对应多个服务实例地址
• provider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

二、order-service怎么从多个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

三、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服务会每隔一段时间（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拉取服务列表时，就能将故障实例排除了

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4.2 搭建eureka-server

一、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>

使用SpringCloud的组件,例如spring-cloud-starter-netflix-eureka-server,需要引入spring-cloud-dependencies

• spring-cloud-dependencies:定义了SpringCloud组件的版本号

Springcloud的版本依赖问题（最全，包含springCloud所有的版本)

我们可以在父工程中定义

<dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>Hoxton.SR10</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
</dependencyManagement>

二、编写启动类
启动类一定要添加@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);
    

三、编写application.yml

server:
  port: 10086 # 端口
spring:
  application:
    name: eureka-server # 应用名称, 会在Eureka中显示
eureka:
  client:
    service-url:  # EurekaServer的地址，现在是自己的地址，如果是集群，需要加上其它Server的地址。
      defaultZone: http://127.0.0.1:$server.port/eureka

四、启动服务
启动微服务，然后在浏览器访问：http://127.0.0.1:10086

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4.3 provider进行服务注册

下面，我们将user-service注册到eureka-server中去。

一、引入依赖
引入下面的eureka-client依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

二、编写application.yml

spring:
  application:
    name: user-service # 应用名称，注册到eureka后的服务名称 
eureka:
  client:
    service-url: # EurekaServer地址
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

三、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。将第二个实例的端口改为8082

查看eureka-server管理页面：

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4.4 consumer实现服务发现

一、引入依赖(依赖与服务注册一直)
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。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

二、编写application.yml(配置与服务注册一致)
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：

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

启动项目后,查看eureka-server管理页面：

三、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。

在注册RestTemplate时,添加@LoadBalanced注解,实现负载均衡

四、修改远程接口路径
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。