SpringCloud学习笔记-p1（服务拆分&远程调用&Eureka注册中心&Ribbon负载均衡）

Posted 2021-12-10 LL.LEBRON

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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SpringCloud学习笔记-p1（服务拆分&远程调用&Eureka注册中心&Ribbon负载均衡）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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SpringCloud学习笔记-p1

SpringCloud学习笔记-p1

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1.初识微服务

1-1 单体架构

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

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）

1-2 分布式架构

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

分布式架构虽然降低了服务耦合，但是服务拆分时也有很多问题需要思考：

服务拆分的粒度如何界定？
服务之间如何调用？
服务的调用关系如何管理？

因此人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构，由此微服务诞生了

1-3 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：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

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

但方案该怎么落地？选用什么样的技术栈？全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案

其中在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了

微服务技术对比：

1-4 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

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：

接下来学习的版本是Hoxton.SR10，因此对应的SpringBoot版本是2.3.x版本

1-5 总结

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

2.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，微服务也是一样

2-1 服务拆分原则

微服务拆分时的几个原则：

单一职责：不同微服务，不要重复开发相同业务
数据独立：不要访问其它微服务的数据库
面向服务：将自己的业务暴露为接口，供其它微服务调用

2-2 服务拆分示例

案例源码：https://git.acwing.com/dashboard/projects

案例结构：

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

要求：

订单微服务和用户微服务都必须有各自的数据库，相互独立
订单服务和用户服务都对外暴露Restful的接口
订单服务如果需要查询用户信息，只能调用用户服务的Restful接口，不能查询用户数据库

准备数据库环境

首先，将准备的cloud-order.sql和cloud-user.sql分别导入到mysql中的cloud_order和cloud_user数据库中

cloud-user表中初始数据如下：

cloud-order表中初始数据如下：

cloud-order表中持有cloud-user表中的id字段

导入demo工程

用IDEA导入提前准备的Demo，项目结构如下：

按快捷键Alt+8显示Services窗口：

注意：如果出现报错，检查JDK版本是否一致，本项目用的 JDK1.8

2-3 实现远程调用案例

访问 http://localhost:8080/order/101

可以看出user为null，因为cloud-order中没有该字段，我们要想获取则需要通过userId调用另一个数据库的cloud-user表，但是要求是我们不能只能调用用户服务的Restful接口，不能查询用户数据库

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

步骤：

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：

@SpringBootApplication
public class OrderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    }
    /**
    * 创建RestTemplate 并注入Spring容器
    * @return
    */
    @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：

@Service
public class OrderService {
    @Autowired
    private OrderMapper orderMapper;
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    public Order queryOrderById(Long orderId) {
        // 1.查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
        //2.利用RestTemplate发起http请求查询用户
        //2.1 url路径
        String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
        //2.2 发送http请求，实现远程调用
        //将json反序列化为User类型
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        //3.封装user到Order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }
}

在访问 http://localhost:8080/order/101

2-4 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。由此注册中心产生了

3.Eureka注册中心

在学习Eureka注册中心之前，我们先来看几个问题：

假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例，如图：

大家思考几个问题：

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？

3-1 Eureka的结构和作用

最广为人知的注册中心就是Eureka，其结构如下：

看了结构图后，我们就可以回答之前几个问题了：

问题1：消费者该如何获取服务提供者具体信息？

服务提供者启动时向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

问题2：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

问题3：消费者如何感知服务提供者健康状态？

服务提供者会每隔30秒向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，心跳不正常会被剔除
消费者就可以拉取到最新的信息

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

因此，接下来我们动手实践的步骤包括：

3-2 搭建注册中心

首先大家注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的微服务

创建eureka-server服务

在cloud-demo父工程下，创建一个maven项目的子模块：

引入eureka依赖

pom文件引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖：

<dependencies>
    <!--eureka服务器-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

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：

@EnableEurekaServer
@SpringBootApplication
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的配置文件，内容如下：

server:
  port: 10086  #服务端口
spring:
  application:
    name: eureka-server #eureka 的服务名称
eureka:
  client:
    service-url:  #eureka 的地址信息
      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

看到下面结果应该是成功了：

3-3 服务注册

下面，我们将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：

<!--eureka客户端依赖-->
<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 #user的服务名称
eureka:
  client:
    service-url: #eureka 的地址信息
      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

首先，复制原来的user-service启动配置：

然后，在弹出的窗口中，填写信息：

现在，SpringBoot窗口会出现两个user-service启动配置：

启动两个user-service实例，查看eureka-server管理页面：

3-4 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

引入依赖和配置文件这两步与user-service一致，注意修改对应名字即可

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中，给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解：

@SpringBootApplication
public class OrderApplication {

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

    /**
     * 创建RestTemplate 并注入Spring容器
     * @return
     */
    @LoadBalanced //负载均衡
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate(){

        return new RestTemplate();
    }
}

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

4.Ribbon复制均衡

上一节中，我们添加了@LoadBalanced注解，即可实现负载均衡功能，这是什么原理呢？

4-1 复制均衡原理

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？

4-2 源码跟踪

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

我们进行源码跟踪：

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/8
originalUri.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，我们继续跟入

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：

果然实现了负载均衡

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：

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

总结

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。用一幅图来总结一下：

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

4-3 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

4-4 自定义负责均衡策略

通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

方法一：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();
}

方法二：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

4-5 饥饿加载

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，在order-service的application.yml文件中：

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true #开启饥饿加载
    clients: userservice	#指定对userservice 这个服务饥饿加载

最后喜欢的小伙伴，记得三联哦！😏🍭😘

以上是关于SpringCloud学习笔记-p1（服务拆分&远程调用&Eureka注册中心&Ribbon负载均衡）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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