认识微服务：服务注册组件(eureka和nacos)和负载均衡(ribbon)

持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 10 月更文挑战」的第32天，点击查看活动详情 1.集群：cluster ：同一种软件服务的多个服务节点共同微系统提供服务的过程称之为该软件服务集群

2.分布式：distribute： 不同软件集群共同为一个系统提供服务 ，这个系统称之为分布式系统

3.微服务：microservices :官方定义：微服务是一种架构

a:基于原来单个应用开发出来的一系列微小服务 b:每个服务运行在自己计算机进程里面 c: 拆分出来的每个服务独立的部署 d:这些服务都是基于分布式管理 SpringCloud01

1.认识微服务

随着互联网行业的发展，对服务的要求也越来越高，服务架构也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？

1.0.学习目标

了解微服务架构的优缺点

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。

单体架构的优缺点如下：

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。

分布式架构的优缺点：

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？

人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构。

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

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 。

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。

1.4.SpringCloud

SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务框架。官网地址：spring.io/projects/sp…

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。

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：

我们课堂学习的版本是 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

这里我总结了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

2.2.服务拆分示例

以课前资料中的微服务cloud-demo为例，其结构如下：

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

2.2.1.导入Sql语句

首先，将课前资料提供的cloud-order.sql和cloud-user.sql导入到mysql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。

2.2.2.导入demo工程

用IDEA导入课前资料提供的Demo：

项目结构如下：

导入后，会在IDEA右下角出现弹窗：

点击弹窗，然后按下图选择：

会出现这样的菜单：

配置下项目使用的JDK：

2.3.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：

2.3.1.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

2.3.2.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();   } }

package cn.itcast.order.service; import cn.itcast.order.mapper.OrderMapper; import cn.itcast.order.pojo.Order; import cn.itcast.order.pojo.User; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.stereotype.Service; import org.springframework.web.client.RestTemplate; @Service public class OrderService { @Autowired private RestTemplate restTemplate; @Autowired private OrderMapper orderMapper; 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 User user = restTemplate.getForObject(url, User.class); //3. 封装user到Order order.setUser(user); // 4.返回 return order; } } 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。

3.Eureka注册中心

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

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：

回答之前的各个问题。

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

因此，接下来我们动手实践的步骤包括：

3.2.搭建eureka-server

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

3.2.1.创建eureka-server服务

在cloud-demo父工程下，创建一个子模块：

填写模块信息：

然后填写服务信息：

3.2.2.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>

3.2.3.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);   } }

3.2.4.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

3.2.5.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。

1）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>

2）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的服务名称 
eureka: client:   
service-url: 
#eureka的地址信息     
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3）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：

不过，第一个是8081端口，第二个是8082端口。-Dserver.port=8083 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。

1）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>

2）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 fetch-registry:false 
# 是否同步其他Server的列表数据 不加此句可能会报错

报错解决方法连链接：www.freesion.com/article/450…

3）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：

package cn.itcast.order;
import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication; 
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; 
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
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);
} /** * 创建RestTemplate并注入Spring内容 *
@return */ @Bean 
@LoadBalanced 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：

package cn.itcast.order.service;
import cn.itcast.order.mapper.OrderMapper; 
import cn.itcast.order.pojo.Order;
import cn.itcast.order.pojo.User;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
@Service public class OrderService {
@Autowired private RestTemplate restTemplate;
@Autowired private OrderMapper orderMapper;
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();
String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
//2.2 发送http请求，实现远程调用 User user = restTemplate.getForObject(url, User.class); 
//3. 封装user到Order order.setUser(user);
// 4.返回 return order; } }

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负载均衡

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.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？

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：

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/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。

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：

果然实现了负载均衡。

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:

我们继续跟入：

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。

4）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： 在user-service和order-service的application.yml中添加nacos地址：

spring: 
cloud: 
nacos: 
server-addr: localhost:8848
#nacos服务地址

3）重启

重启微服务后，登录nacos管理页面，可以看到微服务信息：

注意：在登录nacos管理页面时，需要先启动nacos服务，否则登录不了，启动nacos服务方法看nacos安装指南笔记

5.3.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。

5.3.1.给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

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