SpringCloud 01 (一)
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微服务

3917 字
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16 分钟

一、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、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。

image1

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）

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。

image2

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。

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

image3

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。

4、微服务技术对比

微服务这种方案需要技术框架来落地，全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地技术。在国内最知名的就是 SpringCloud 和阿里巴巴的 Dubbo。

image4

微服务技术对比：

Dubbo SpringCloud SpringCloudAlibaba
注册中心 zookeeper、Redis Eureka、Consul Nacos、Eureka
服务远程调用 Dubbo 协议 Feign（http 协议） Dubbo、Fegin
配置中心 无 SpringCloudConfig SpringCloudConfig、Nacos
服务网关 无 SpringCloudGateway、Zuul SpringCloudGateway、Zuul
服务监视和保护 dubbo-admin，功能弱 Hystrix Sentinel

企业需求：

image5

5、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。

其中常见的组件包括：

image6

另外，SpringCloud 底层是依赖于 SpringBoot 的，并且有版本的兼容关系，如下：

image7

我们学习的版本是 Hoxton.SR10，因此对应的 SpringBoot 版本是 2.3.x 版本。

6、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

二、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。

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

image8

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：

image9

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

2.1、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：

image10

cloud-order 表中初始数据如下：

image11

cloud-order 表中持有 cloud-user 表中的 id 字段。

2.2、导入 demo 工程

用 IDEA 导入课前资料提供的项目工程 cloud-demo：

项目结构如下：

image12

导入后，会在 IDEA 右下角出现弹窗：

image13

点击弹窗，然后按下图选择：

image14

会出现这样的菜单：

image15

配置下项目使用的 JDK：

image16

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：

image17

根据 id 查询订单，返回值是 Order 对象，如图：

image18

其中的 user 为 null

在 user-service 中有一个根据 id 查询用户的接口：

image19

查询的结果如图：

image20

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。

image21

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

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();
    }
}

3.3、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
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        // 3.封装user到Order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }
}

image22

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）

image23

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、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：

image24

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？

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：

image25

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：

image26

总结：在 Eureka 架构中，微服务角色有两类：

  • EurekaServer：服务端，注册中心
    • 记录服务信息
    • 心跳监控
  • EurekaClient：客户端
    • Provider：服务提供者，例如案例中的 user-service
    • 注册自己的信息到 EurekaServer
    • 每隔 30 秒向 EurekaServer 发送心跳
    • consumer：服务消费者，例如案例中的 order-service
    • 根据服务名称从 EurekaServer 拉取服务列表
    • 基于服务列表做负载均衡，选中一个微服务后发起远程调用

2、搭建eureka-server

首先注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的微服务

2.1、创建 eureka-server 服务

在 cloud-demo 父工程下，创建一个子模块：

image27

填写模块信息：

image28

然后填写服务信息：

image29

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>

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);
    }
}

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

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：

image30

3、服务注册

下面，我们将 user-service 注册到 eureka-server 中去。

3.1、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>

3.2、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:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3.3、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：

image31

然后，在弹出的窗口中，填写信息（为了避免端口冲突，需要修改端口设置）：

image32

现在，SpringBoot 窗口会出现两个 user-service 启动配置：

image33

不过，第一个是 8081 端口，第二个是 8082 端口。

启动两个 user-service 实例：

image34

查看 eureka-server 管理页面：

image35

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。

4.1、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>

4.2、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

4.3、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：

image36

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：

image37

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。

5、总结

  1. 搭建 EurekaServer

    • 引入 eureka-server 依赖
    • 添加 @EnableEurekaServer 注解
    • 在 application.yml 中配置 eureka 地址

  2. 服务注册

    • 引入 eureka-client 依赖
    • 在 application.yml 中配置 eureka 地址

  3. 服务发现

    • 引入 eureka-client 依赖
    • 在 application.yml 中配置 eureka 地址
    • 给 RestTemplate 添加 @LoadBalanced 注解
    • 用服务提供者的服务名称远程调用

参考视频：SpringCloud+RabbitMQ+Docker+Redis+搜索+分布式，系统详解springcloud微服务技术栈课程|黑马程序员Java微服务

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