Spring Cloud / Alibaba 微服务架构实战

用户069738779361
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一、微服务架构优势

  1. 拆分业务，降低复杂度：将复杂的单体应用拆分成多个简单的微服务，每个服务专注于单一的业务功能，使得开发、测试和维护更加容易。
  2. 独立部署，快速迭代：每个微服务可以独立部署，当某个服务需要更新时，无需重新部署整个应用，从而加快了开发和发布的速度，提高了系统的灵活性和可扩展性。
  3. 技术选型灵活：每个微服务可以根据自身的业务需求选择合适的技术栈，例如不同的编

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2.程语言、框架、数据库等，从而充分发挥各种技术的优势。 5. 容错性强：由于微服务是独立运行的，当某个服务出现故障时，不会影响其他服务的正常运行，从而提高了整个系统的容错性和可靠性。 6. 便于团队协作：微服务架构将应用程序拆分成多个独立的服务，每个服务可以由不同的团队负责开发和维护，从而提高了团队的协作效率。

（三）Spring Cloud 与 Alibaba 微服务框架

  1. Spring Cloud：是一个基于 Spring Boot 的微服务架构开发工具，它为微服务架构中的服务治理、配置管理、负载均衡、断路器、网关等提供了一整套的解决方案。Spring Cloud 集成了众多优秀的开源项目，如 Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul 等，使得开发者可以快速构建微服务架构。
  2. Alibaba 微服务框架：是阿里巴巴集团开源的一套微服务框架，它基于 Spring Cloud 生态，提供了更加适合中国国情的微服务解决方案。Alibaba 微服务框架包括 Nacos、Sentinel、Dubbo、Seata 等组件，分别用于服务注册与发现、流量控制与熔断降级、服务调用、分布式事务等场景。

二、环境准备

（一）开发工具

  1. JDK：建议使用 JDK 1.8 及以上版本，下载地址为Oracle JDK 下载或OpenJDK 下载。
  2. Maven：用于项目依赖管理和构建，下载地址为Maven 下载。安装完成后，配置 Maven 环境变量，确保在命令行中可以执行mvn命令。
  3. IDE：推荐使用 IntelliJ IDEA，下载地址为IntelliJ IDEA 下载。也可以使用 Eclipse 等其他 IDE。

（二）中间件

  1. Nacos：用于服务注册与发现和配置管理，下载地址为Nacos 下载。按照官方文档的说明，启动 Nacos 服务器。
  2. Redis：用于分布式缓存，下载地址为Redis 下载。安装并启动 Redis 服务。
  3. MySQL：用于存储业务数据，下载地址为MySQL 下载。创建数据库和相关表。

三、项目初始化

（一）创建父工程

  1. 打开 IntelliJ IDEA，选择 "Create New Project"，在弹出的窗口中选择 "Maven" 项目，点击 "Next"。
  2. 输入项目的 GroupId、ArtifactId 和 Version，例如 GroupId 为 "com.example"，ArtifactId 为 "microservices-parent"，Version 为 "1.0.0"。
  3. 选择 Maven 的配置文件，确保使用正确的 Maven 版本。
  4. 点击 "Finish"，创建父工程。

（二）配置父工程 Pom 文件

在父工程的 Pom.xml 文件中，添加 Spring Boot 和 Spring Cloud 的依赖管理：

xml



    4.0.0

    com.example
    microservices-parent
    1.0.0
    pom

    microservices-parent
    Spring Cloud / Alibaba 微服务架构父工程

    
        1.8
        2.7.12
        2021.0.6
        2021.0.4.0
    

    
        
            
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-dependencies
                ${spring.boot.version}
                pom
                import
            

            
            
                org.springframework.cloud
                spring-cloud-dependencies
                ${spring.cloud.version}
                pom
                import
            

            
            
                com.alibaba.cloud
                spring-cloud-alibaba-dependencies
                ${spring.cloud.alibaba.version}
                pom
                import
            
        
    

    
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin

（三）创建子模块

在父工程上右键，选择 "New Module"，创建多个子模块，分别用于不同的微服务，例如用户服务（user-service）、订单服务（order-service）、网关服务（gateway-service）等。每个子模块都是一个 Spring Boot 项目，在子模块的 Pom.xml 文件中，继承父工程的依赖管理，并添加自己的业务依赖。

四、服务注册与发现（Nacos）

（一）服务提供者

  1. 在用户服务子模块中，添加 Nacos 客户端依赖：

xml


    com.alibaba.cloud
    spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery

  1. 在 application.yml 文件中，配置 Nacos 服务器地址和服务名称：

yaml

server:
  port: 8081

spring:
  application:
    name: user-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
  1. 创建用户服务接口和实现类，例如提供获取用户信息的接口。

（二）服务消费者

  1. 在订单服务子模块中，同样添加 Nacos 客户端依赖，并配置 Nacos 服务器地址和服务名称。

  2. 使用 RestTemplate 或 Feign 客户端来调用用户服务。RestTemplate 方式：在订单服务的配置类中注入 RestTemplate，并使用@LoadBalanced注解开启负载均衡：

  3. java

  4. @Configuration public class RestTemplateConfig { @Bean @LoadBalanced public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } }

  5. 在订单服务中，通过 RestTemplate 调用用户服务：

  6. java

  7. @Service public class OrderService { @Autowired private RestTemplate restTemplate; public String getUserInfo(String userId) { return restTemplate.getForObject("http://user-service/users/" + userId, String.class); } }

  9. Feign 方式：在订单服务中添加 Feign 依赖：

  10. xml

  11. org.springframework.cloud spring-cloud-starter-openfeign

  12. 在启动类上添加@EnableFeignClients注解，开启 Feign 客户端功能。创建 Feign 接口，指定要调用的服务名称和接口路径：

  13. java

  14. @FeignClient(name = "user-service") public interface UserFeignClient { @GetMapping("/users/{userId}") String getUserInfo(@PathVariable("userId") String userId); }

  15. 在订单服务中注入 Feign 接口并调用：

  16. java

  17. @Service public class OrderService { @Autowired private UserFeignClient userFeignClient; public String getUserInfo(String userId) { return userFeignClient.getUserInfo(userId); } }

（三）服务注册与发现验证

启动 Nacos 服务器、用户服务和订单服务，在 Nacos 的管理界面中可以看到注册的服务列表。订单服务能够成功调用用户服务，说明服务注册与发现功能正常。

五、服务调用与负载均衡（Ribbon）

（一）Ribbon 简介

Ribbon 是 Spring Cloud 提供的一个客户端负载均衡器，它可以在多个服务实例之间进行负载均衡，提高系统的性能和可用性。Ribbon 支持多种负载均衡策略，如轮询、随机、根据响应时间加权等。

（二）配置负载均衡策略

在订单服务的 application.yml 文件中，可以配置 Ribbon 的负载均衡策略，例如设置为随机策略：

yaml

user-service:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule

也可以通过 Java 配置的方式来设置负载均衡策略：

java

@Configuration
public class RibbonConfig {
    @Bean
    public IRule ribbonRule() {
        return new RandomRule();
    }
}

（三）负载均衡验证

启动多个用户服务实例，模拟不同的服务节点。订单服务在调用用户服务时，会根据配置的负载均衡策略选择不同的服务实例，通过日志可以查看调用的服务实例端口，验证负载均衡功能是否正常。

六、服务降级与熔断（Sentinel）

（一）Sentinel 简介

Sentinel 是 Alibaba 开源的一款流量控制与熔断降级组件，它可以对微服务的调用进行实时监控和流量控制，防止服务因流量过大而导致故障，同时提供熔断降级功能，在服务出现异常时自动进行熔断，避免故障扩散。

（二）服务提供者集成 Sentinel

  1. 在用户服务子模块中，添加 Sentinel 依赖：

xml


    com.alibaba.cloud
    spring-cloud-starter-alibaba-sentinel

  1. 在 application.yml 文件中，配置 Sentinel 服务器地址：

yaml

spring:
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
  1. 启动 Sentinel Dashboard，按照官方文档的说明进行安装和启动。

（三）服务消费者熔断降级配置

在订单服务中，使用 Feign 客户端调用用户服务时，可以结合 Sentinel 进行熔断降级处理。在 Feign 接口中，通过fallback属性指定熔断降级的处理类：

java

@FeignClient(name = "user-service", fallback = UserFeignClientFallback.class)
public interface UserFeignClient {
    @GetMapping("/users/{userId}")
    String getUserInfo(@PathVariable("userId") String userId);
}

public class UserFeignClientFallback implements UserFeignClient {
    @Override
    public String getUserInfo(String userId) {
        return "用户服务调用失败，当前服务已降级！";
    }
}

同时，在 application.yml 文件中，开启 Feign 的 Sentinel 支持：

yaml

feign:
  sentinel:
    enabled: true

（四）Sentinel 规则配置

在 Sentinel Dashboard 中，可以为服务配置流量控制规则、熔断规则、热点规则等。例如，设置用户服务的调用超时时间、最大并发数等，当达到阈值时，Sentinel 会自动进行流量控制或熔断降级。

七、服务网关（Gateway）

（一）Gateway 简介

Spring Cloud Gateway 是一个基于 Spring Boot 的反应式、非阻塞式网关，它可以作为微服务架构的入口，统一处理请求路由、请求转发、权限验证、限流、日志记录等功能。

（二）创建网关服务

  1. 创建网关服务子模块，添加 Gateway 依赖：

xml


    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-gateway

  1. 在 application.yml 文件中，配置网关的路由规则，将请求转发到对应的微服务：

yaml

server:
  port: 8080

spring:
  application:
    name: gateway-service
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/user/**
          filters:
            - RewritePath=/user/(?.*), /${segment}
        - id: order-service
          uri: lb://order-service
          predicates:
            - Path=/order/**
          filters:
            - RewritePath=/order/(?.*), /${segment}

其中，lb://user-service表示使用负载均衡的方式转发到用户服务，Path predicate 用于匹配请求路径，RewritePath filter 用于重写请求路径。

（三）网关功能扩展

可以在网关中添加权限验证过滤器、限流过滤器、日志记录过滤器等，实现更多的功能。例如，使用 Spring Security 进行认证授权，使用 Sentinel 进行网关限流。

八、配置中心（Nacos Config）

（一）Nacos Config 简介

Nacos 除了提供服务注册与发现功能外，还提供了配置中心功能，用于统一管理微服务的配置信息。配置信息可以在 Nacos 服务器上进行集中管理和动态更新，微服务可以实时获取最新的配置信息，无需重启应用。

（二）服务集成 Nacos Config

  1. 在用户服务和订单服务等子模块中，添加 Nacos Config 依赖：

xml


    com.alibaba.cloud
    spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config

  1. 创建 bootstrap.yml 文件，配置 Nacos Config 的基本信息，包括服务器地址、命名空间、配置文件名称和格式等：

yaml

spring:
  application:
    name: user-service
  cloud:
    nacos:
      config:
        server-addr: localhost:8848
        namespace:
        group: DEFAULT_GROUP
        file-extension: yml
  1. 在 Nacos 服务器上，创建对应的配置文件，例如user-service.yml，并添加配置内容。微服务启动时会自动从 Nacos Config 获取配置信息。

（三）动态更新配置

当 Nacos Config 中的配置信息发生变化时，微服务可以通过添加@RefreshScope注解来实现配置的动态更新。例如，在用户服务的某个 Bean 中添加该注解，当配置更新时，Bean 会自动重新加载配置。

九、分布式链路追踪（Sleuth + Zipkin）

（一）链路追踪简介

在微服务架构中，一个请求可能会经过多个微服务的调用，形成一条复杂的调用链。分布式链路追踪可以帮助开发者追踪请求的调用路径，定位故障和性能瓶颈，提高系统的可维护性和调试效率。

（二）集成 Sleuth 和 Zipkin

  1. 在各个微服务子模块中，添加 Sleuth 和 Zipkin 依赖：

xml


    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-sleuth


    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-zipkin

  1. 在 application.yml 文件中，配置 Zipkin 服务器地址：

yaml

spring:
  zipkin:
    base-url: http://localhost:9411
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0 # 采样率，1.0表示全部采样
  1. 启动 Zipkin 服务器，访问 Zipkin 的管理界面，可以查看请求的调用链路信息，包括各个服务的调用时间、耗时、状态码等。

十、实战案例：电商平台微服务架构

（一）案例背景

构建一个简单的电商平台微服务架构，包括用户服务、商品服务、订单服务、支付服务、网关服务等。各个服务之间通过 Nacos 进行服务注册与发现，使用 Feign 进行服务调用，通过 Sentinel 进行流量控制和熔断降级，利用 Gateway 进行网关路由和功能扩展，使用 Nacos Config 进行配置管理，通过 Sleuth 和 Zipkin 进行链路追踪。

（二）业务流程

  1. 用户通过网关访问电商平台，发送请求到用户服务进行登录或注册。
  2. 用户浏览商品时，请求发送到商品服务获取商品信息。
  3. 用户下单时，订单服务调用用户服务获取用户信息，调用商品服务获取商品信息，并生成订单。
  4. 订单生成后，支付服务进行支付处理，支付成功后通知订单服务更新订单状态。

（三）代码实现

按照前面介绍的步骤，分别实现各个微服务的功能，包括服务注册与发现、服务调用、负载均衡、服务降级与熔断、网关配置、配置中心、链路追踪等。在实现过程中，注意代码的规范和可维护性，添加必要的注释和单元测试。

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