Nacos服务治理

目录

• 服务治理介绍
• nacos简介
• nacos使用
  • 搭建nacos环境
  • 商品服务注册
  • 订单服务注册
• 服务间调用
  • 负载均衡
  • Ribbon支持的负载均衡
  • 基于Feign实现服务调用

服务治理介绍

先来思考一个问题

通过上一章的操作，我们已经可以实现微服务之间的调用。但是我们把服务提供者的网络地址（ip，端口）等硬编码到了代码中，这种做法存在许多问题：

• 一旦服务提供者地址变化，就需要手工修改代码;
• 一旦是多个服务提供者，无法实现负载均衡功能;
• 一旦服务变得越来越多，人工维护调用关系困难;

那么应该怎么解决呢， 这时候就需要通过注册中心动态的实现服务治理。

什么是服务治理

服务治理是微服务架构中最核心最基本的模块。用于实现各个微服务的自动化注册与发现。

• 服务注册：在服务治理框架中，都会构建一个注册中心，每个服务单元向注册中心登记自己提供服务的详细信息。并在注册中心形成一张服务的清单，服务注册中心需要以心跳的方式去监测清单中的服务是否可用，如果不可用，需要在服务清单中剔除不可用的服务。
• 服务发现：服务调用方向服务注册中心咨询服务，并获取所有服务的实例清单，实现对具体服务实
  例的访问。

通过上面的调用图会发现，除了微服务，还有一个组件是服务注册中心，它是微服务架构非常重要的一个组件，在微服务架构里主要起到了协调者的一个作用。注册中心一般包含如下几个功能：

1、服务发现：

• 服务注册：保存服务提供者和服务调用者的信息
• 服务订阅：服务调用者订阅服务提供者的信息，注册中心向订阅者推送提供者的信息

2、服务配置：

• 配置订阅：服务提供者和服务调用者订阅微服务相关的配置
• 配置下发：主动将配置推送给服务提供者和服务调用者

3、服务健康检测：

• 检测服务提供者的健康情况，如果发现异常，执行服务剔除

常见的注册中心

• Zookeeper
  zookeeper是一个分布式服务框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

• Eureka
  Eureka是Springcloud Netflix中的重要组件，主要作用就是做服务注册和发现。但是现在已经闭源。

• Consul
  Consul是基于GO语言开发的开源工具，主要面向分布式，服务化的系统提供服务注册、服务发现和配置管理的功能。Consul的功能都很实用，其中包括：服务注册/发现、健康检查、Key/Value存储、多数据中心和分布式一致性保证等特性。Consul本身只是一个二进制的可执行文件，所以安装和部署都非常简单，只需要从官网下载后，在执行对应的启动脚本即可。

• Nacos
  Nacos是一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台。它是 Spring
  Cloud Alibaba 组件之一，负责服务注册发现和服务配置，可以这样认为nacos=eureka+config。

nacos简介

nacos 致力于帮助您发现、配置和管理微服务。Nacos 提供了一组简单易用的特性集，帮助您快速实现动态服务发现、服务配置、服务元数据及流量管理。从上面的介绍就可以看出，nacos的作用就是一个注册中心，用来管理注册上来的各个微服务。关于 nacos 更多简介可以查看此地址。

nacos使用

搭建nacos环境

第1步: 安装nacos

下载地址: https://nacos.io/zh-cn/docs/what-is-nacos.html
下载zip格式的安装包，然后进行解压缩操作

第2步: 启动nacos

#切换目录
cd nacos/bin
#命令启动
startup.cmd -m standalone

第3步: 访问nacos

打开浏览器输入http://localhost:8848/nacos，即可访问服务， 默认密码是nacos/nacos

第4步: 创建命名空间 shop

商品服务注册

第1步: 在 pom.xml 中添加nacos的依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-alibaba</artifactId>
        <groupId>org.skystep</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>shop-product</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.skystep</groupId>
            <artifactId>shop-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <!--添加nacos客户端-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

第2步: 在主类上添加@EnableDiscoveryClient注解

package org.skystep;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName ProductApplication
 * @Description 产品入口函数
 * @createTime 2021年09月22日 19:15:00
 */
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient // 添加@EnableDiscoveryClient注解
public class ProductApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProductApplication.class, args);
    }
}

第3步: 在 application.yml 中添加 nacos 服务的地址

server:
  port: 8073
spring:
  application:
    name: service-prodcut
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://192.168.1.41:30401/shop?serverTimezone=UTC&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true
    username: root
    password: root
  jpa:
    properties:
      hibernate:
        hbm2ddl:
          auto: update
        dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
  ## 增加 nacos 配置
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.1.41:30400
        namespace: shop

第4步: 启动服务， 观察 nacos 的控制面板中是否有注册上来的商品微服务

第5步: 通过idea再启动一个 shop-product 微服务，设置其端口为8074,启动服务

订单服务注册

第1步: 在 pom.xml 中添加 nacos 的依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-alibaba</artifactId>
        <groupId>org.skystep</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>shop-order</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.skystep</groupId>
            <artifactId>shop-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <!--添加nacos客户端-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

第2步: 在主类上添加@EnableDiscoveryClient注解

package org.skystep;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName OrderApplication
 * @Description 订单入口类
 * @createTime 2021年09月23日 09:29:00
 */
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient // 在主类上添加@EnableDiscoveryClient注解
public class OrderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    }

    @Bean
    public RestTemplate getRestTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

第3步: 在application.yml中添加nacos服务的地址

server:
  port: 8073
spring:
  application:
    name: service-order
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://192.168.1.41:30401/shop?serverTimezone=UTC&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true
    username: root
    password: root
  jpa:
    properties:
      hibernate:
        hbm2ddl:
          auto: update
        dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.1.41:30400
        namespace: shop

第4步: 启动服务， 观察nacos的控制面板中是否有注册上来的订单微服务

服务间调用

通过获取服务实例实现微服务调用，修改 OrderController

package org.skystep.controller;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.skystep.common.entity.Order;
import org.skystep.common.entity.Product;
import org.skystep.service.OrderService;
import org.skystep.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName OrderController
 * @Description TODO
 * @createTime 2021年09月23日 09:41:00
 */
@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @GetMapping("/order/prod/{pid}")
    public Order order(@PathVariable("pid") Integer pid) {
        log.info(">>客户下单，这时候要调用商品微服务查询商品信息");

        // 获取名字为 service-product 服务实例列表并且选择第0个进行服务调用
        ServiceInstance serviceInstance =
                discoveryClient.getInstances("service-product").get(0);
        String url = serviceInstance.getHost() + ":" +
                serviceInstance.getPort();
        log.info(">>从nacos中获取到的微服务地址为:" + url);

        Product product = restTemplate.getForObject(
                "http://" + url + "/product/" + pid, Product.class);

        log.info(">>商品信息,查询结果:" + JSON.toJSONString(product));
        Order order = new Order();
        order.setUid(1);
        order.setUsername("测试用户");
        order.setPid(product.getPid());
        order.setPname(product.getPname());
        order.setPprice(product.getPprice());
        order.setNumber(1);
        orderService.createOrder(order);
        return order;
    }
}

此种实现需要自行实现获取服务实例，如果要实现随机调用那么需要自行实现调用策略，即自定义实现负载均衡

List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("serviceproduct");
int index = new Random().nextInt(instances.size());
ServiceInstance serviceInstance = instances.get(index);
String url = serviceInstance.getHost() + ":" +
serviceInstance.getPort();
log.info(">>从nacos中获取到的微服务地址为:" + url);

负载均衡

通俗的讲， 负载均衡就是将负载（工作任务，访问请求）进行分摊到多个操作单元（服务器,组件）上进行执行。根据负载均衡发生位置的不同,一般分为服务端负载均衡和客户端负载均衡。服务端负载均衡指的是发生在服务提供者一方,比如常见的nginx负载均衡而客户端负载均衡指的是发生在服务请求的一方，也就是在发送请求之前已经选好了由哪个实例处理请求。

我们在微服务调用关系中一般会选择客户端负载均衡，也就是在服务调用的一方来决定服务由哪个提供者执行。

基于Ribbon实现负载均衡

Ribbon是Spring Cloud的一个组件， 它可以让我们使用一个注解就能轻松的搞定负载均衡

第1步：在RestTemplate 的生成方法上添加@LoadBalanced注解

@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}

第2步：修改核心代码调用的方法

//直接使用微服务名字， 从nacos中获取服务地址
String url = "service-product";
//通过restTemplate调用商品微服务
Product product = restTemplate.getForObject(
"http://" + url + "/product/" + pid, Product.class);
log.info(">>商品信息，查询结果:" + JSON.toJSONString(product));

Ribbon支持的负载均衡

Ribbon内置了多种负载均衡策略,内部负载均衡的顶级接口为com.netflix.loadbalancer.IRule。

• BestAvailableRule

选择一个最小的并发请求的server选择一个最小的并发请求的server

• AvailabilityFilteringRule

过滤掉那些因为一直连接失败的被标记为circuit tripped的后端server，并过滤掉那些高并发的的后端server（activeconnections 超过配置的阈值）

• WeightedResponseTimeRule

根据相应时间分配一个weight，相应时间越长，weight越小，被选中的可能性越低。

• RetryRule

对选定的负载均衡策略机上重试机制。

• RoundRobinRule

轮询方式轮询选择server

• RandomRule

随机选择一个server

• ZoneAvoidanceRule

复合判断server所在区域的性能和server的可用性选择server

我们可以通过修改配置来调整Ribbon的负载均衡策略，具体代码如下

service-product: # 调用的提供者的名称
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule

此种实现从代码实现的来讲，耦合度越高，因为我们把服务调用的请求实现放置到控制器。

基于Feign实现服务调用

什么是Feign

Feign是Spring Cloud提供的一个声明式的伪Http客户端， 它使得调用远程服务就像调用本地服务一样简单， 只需要创建一个接口并添加一个注解即可。Nacos很好的兼容了Feign， Feign默认集成了 Ribbon， 所以在Nacos下使用Fegin默认就实现了负载均衡的效果。

Feign的使用

第1步：加入Fegin的依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-alibaba</artifactId>
        <groupId>org.skystep</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>shop-order</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.skystep</groupId>
            <artifactId>shop-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--openfeign-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

第2步：在主类上添加Fegin的注解

package org.skystep;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName OrderApplication
 * @Description 订单入口类
 * @createTime 2021年09月23日 09:29:00
 */
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients // 开启Feign
public class OrderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    }

    @Bean
    public RestTemplate getRestTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

第3步：创建一个service， 并使用Fegin实现微服务调用

package org.skystep.service;

import org.skystep.common.entity.Product;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName ProductService
 * @Description TODO
 * @createTime 2021年09月23日 19:30:00
 */

@FeignClient("service-product")
public interface ProductService {

    @GetMapping(value = "/product/{pid}")
    Product findByPid(@PathVariable("pid") Integer pid);

}

第4步：修改controller代码，并启动验证

package org.skystep.controller;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.skystep.common.entity.Order;
import org.skystep.common.entity.Product;
import org.skystep.service.OrderService;
import org.skystep.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @author 姚棉伟
 * @version 1.0.0
 * @ClassName OrderController
 * @Description TODO
 * @createTime 2021年09月23日 09:41:00
 */
@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private ProductService productService;

    @GetMapping("/order/prod/{pid}")
    public Order order(@PathVariable("pid") Integer pid) {
        log.info(">>客户下单，这时候要调用商品微服务查询商品信息");
        // 代码耦合度降低，代码阅读性更高
        Product product = productService.findByPid(pid);
        log.info(">>商品信息,查询结果:" + JSON.toJSONString(product));
        Order order = new Order();
        order.setUid(1);
        order.setUsername("测试用户");
        order.setPid(product.getPid());
        order.setPname(product.getPname());
        order.setPprice(product.getPprice());
        order.setNumber(1);
        orderService.createOrder(order);
        return order;
    }

}

第5步：重启order微服务,查看效果