认识微服务

一、认识微服务

1. 什么是单体架构

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）

2. 什么是分布式架构

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

3. 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
    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？
其中在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了。

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。

其中常见的组件包括：
    - 注册发现：Eureka、Nacos、Consul
    - 服务远程调用：OpenFeige、Dubbo
    - 服务链远程监控：Zipkin、Sleuth
    - 统一配置管理：SpringCloudConfig、Nacos
    - 统一网关路由：SpringCloudGateway、Zuul
    - 流控、降级、保护：Hystix、Sentinel
此外，SpringCloud底层是依赖于SpringBoot的，并且有版本的兼容关系。

微服务技术对比：

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

二、服务拆分及远程调用

1. 服务拆分

任何分布式架构都离不开服务的拆分，微服务也是一样。

服务拆分注意事项：
	1.单一职责：不同微服务，不要重复开发相同业务
	2.数据独立：不要访问其它微服务的数据库
	3.面向服务：将自己的业务暴露为接口，供其他微服务调用

2. 服务拆分及远程调用

1.导入提供的工程demo：cloud-demo
2.项目结构如下：
	cloud-demo -父工程，管理依赖
		order-service - 订单微服务，根据id查询订单
		user-service - 用户微服务，根据id查询用户
3.导入相关的数据库数据

需求
- 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

3.代码的实现

步骤：
1.注册RestTemplate
2.服务远程调用RestTemplate

//首先，我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中，注册RestTemplate实例：
@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {

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

    @Bean  //Bean的注入只能在配置类中
    public RestTemplate restTemplate() { //是一个提供的发起Http请求的工具
        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：
@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.用restTemplate远程调用: 从一个服务到另一个服务的远程调用
        User user = restTemplate.getForObject("http://localhost:8080/userservice/user/"+order.getUserId(),User.class);
        // 3.封装user到Order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }
}
//注意： http请求做远程嗲用是与语言无关的，只要知道对方的ip,端口号，接口路径，请求参数即可

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）

三、Eureka注册中心

在使用SpringCloud中的注册中心来解决问题时，其中最广为人知的注册中心就是Eureka，

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

在Eureka架构中，微服务角色有两类：
    1.EurekaServer:服务端，注册中心： - 记录服务信息，心跳监控
    2.EurekaClient：客户端
	    Provider：服务提供者，比如user-service,注册自己的信息到EurekaServer，并且每隔30秒型EurekaServer发送心跳
	    consumer:服务消费者，例如order-service，根据服务名称从EurekaServer中拉取服务列表，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

1.搭建注册中心

一、搭建注册中心的EurekaServer步骤如下：
1.创建项目，引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-server的依赖
2.编写启动类，添加@EnableEurekaServer注解
3.添加application.yml文件，编写下面的配置：
server:
  port: 10086 # 服务端口
spring:
  application:
	name: eurekaserver # eureka的服务名称
eureka:
  client:
	service-url:  # eureka的地址信息
	  defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
	  
二、注册user-service到EurekaServer步骤如下：
1.在user-service项目引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖
2.在application.yml文件，编写下面的配置
spring:
  application:
    name: userservice
eureka:
   client:
     service-url:
       defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/
三、注册user-service,步骤如上
order-service虽然是消费者，但与user-service一样都是eureka的client端，同样可以实现服务注册：
此外，我们可以将user-service多次启动， 模拟多实例部署，但为了避免端口冲突，需要修改端口设置：

四、在order-service 完成服务拉取
服务拉取是基于服务名称获取服务列表，然后在对服务列表做负载均衡
1.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：
`
@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(); 修改访问的url路径，用服务名代替ip、端口：
    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;
}`
2. 在order-service 项目的启动类OrderApplication 中的 RestTemplate添加负载均衡注解：`@LoadBalanced`
`
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
    return new RestTemplate();
}
`
这样就可以实现在order-service 中完成服务的拉取

四、Ribbon负载均衡

1. 负载均衡原理

我们通过@LoadBalanced注解，即可实现负载均衡功能，那么这个原理是什么呢？

在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。

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：

1.1）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。

1.2）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。

1.3) 负载均衡策略IRule

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:并继续跟入

到这里，整个负载均衡的流程我们就清楚了。

1.4）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：
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

2. 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：默认的实现就是ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案

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

3. 懒加载

通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：
1.代码方式：在order-service中的OrderApplication类中，定义一个新的IRule：
作用于全局，也就是order服务访问的其它微服务中都是这个规则

@Bean
public IRule randomRule(){
    return new RandomRule(); //这样就让负载均衡中的默认的规则改变为随机规则
}

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：
这个知识针对某个微服务而言的

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

4.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：

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true
    clients: userservice

五、Nacos注册中心

posted @ 2023-03-21 00:06 gz_xiaofan 阅读(24) 评论(0) 编辑收藏举报

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