springcloud之项目实战服务治理

news2024/11/19 3:22:47

写在前面

在这篇文章 我们已经搭建完成了优惠券模块的单体版本，为了向微服务化迈出坚实的一步，这部分来看下服务治理的内容，并在我们的项目中引入服务治理，下面我们就开始吧！

源码 。

1：什么是，为什么需要服务治理?

假定现在有服务A和服务B，并且服务A和服务B都有3个节点，因此现在有一个3节点的服务A集群和一个3节点的服务B集群，通常的做法是在外层挂一层VIP，假定服务A要调用服务B，则过程如下图:

在这里插入图片描述

我们只需要将服务B的服务列表维护在VIP层就行了，但注意这个过程是手动的，因此这种方式就可能存在如下的问题：

1:需要手动维护服务器列表VIP pool中，如果是集群很大的话，这将会是一个很大的工作量
2：新的机器上线和下线，需要手动更新VIP pool，且在此期间不可用机器还能继续处理请求（时间比较长，从人工发现，到人工替换完成）

可以看到上述的问题的根源都是手动维护，如果我们能将手动维护改为自动维护,不管是集群中的新机器（服务注册），还是机器故障（服务剔除），都能够自动发现，这些工作在微服务环境下我们叫做服务治理。为了实现这些需求，我们需要引入一个新的三方组件（注册中心），由它来负责维护这些信息，服务的提供方从将自己的信息注册在这里（服务注册）,服务的消费方从这里获取可用的服务列表（服务发现），可以参考下图：

然后注册中心通过心跳机制来检测服务提供方的存活情况（“服务探活”或“心跳检查”），发现服务不可用则可以执行服务剔除，然后将这个变化告知服务消费者，这样请求就不会访问到不可用服务了（以为服务探活是有时间间隔的，所以还是会有访问到不可用服务的情况，但是时间相比于手动方式会短很多）,参考下图：
在这里插入图片描述

nacos就是一个具体的注册中心中间件，接下来一起看下。

2：nacos分析

2.1:领域模型

在这里插入图片描述

如上图所以就展示了领域模型中三个组成，服务，集群，实例，如下：

  • 服务
    在服务这个层级上我们可以配置元数据和服务保护阈值等信息。服务阈值是一个 0~1 之间的数字，当服务的健康实例数与总实例的比例小于这个阈值的时候，说明能提供服务的机器已经没多少了。这时候 Nacos 会开启服务保护模式，不再主动剔除服务实例，同时还会将不健康的实例也返回给消费者。尽管这样做可能造成请求失败，但间接保证了最低限度的服务可用性。
  • 集群
    一个服务由很多服务实例组成，在每个服务实例启动的时候，我们可以设置它所属的集群，在集群这个层级上，我们也可以配置元数据。除此之外，我们还可以为持久化节点设置健康检查模式。所谓持久化节点，是一种会保存到 Nacos 服务端的实例，即便该实例的客户端进程没有在运行，实例也不会被服务端删除，只不过 Nacos 会将这个持久化节点状态标记为不健康，Nacos 可以采用一种“主动探活”的方式来对持久化节点做健康检查。除了持久化节点以外，大部分服务节点在 Nacos 中以“临时节点”的方式存在，它是默认的服务注册方式，从名字中我们就可以看出，这种节点不会被持久化保存在 Nacos 服务器，临时节点通过主动发送 heartbeat 请求向服务器报送自己的状态。
  • 实例
    对应的就是我们的应用实例。即一个进程。在nacos的控制界面我们查看每个实例的IP，端口等信息，并且可以设置其上线，下线状态，权重等。

可以发现服务，集群，实例都是可以设置元数据的，这样我们就可以在不同的纬度来设置信息，client端根据这些元数据信息就可以执行不同的操作（通过IP，端口调用到服务，通过权重来动态设置负载均衡策略）。

2.2:数据模型

数据模型分为三个层次，namespace，group，servieId/dataId,是包含的关系，可以参考下图：
在这里插入图片描述

namepsace:一般用来区分环境，如本地环境，测试环境，生产环境等,默认部署到叫public的公共命名空间中
group:namepspace下的概念，默认是default-group分组，不同分组的微服务是相互隔离的
serviceId/dataId:就是具体的微服务了，如订单服务，用户服务，支付服务等

更具体的可以参考下图：
在这里插入图片描述

可以有很多的namespace，每个namespace下有若干个group，每个group有若干个serviceId/dataId。通过三者的组合我们就能定位到一个具体的微服务了，比如production(namepsace)+mainGroup(group)+orderService(serivceId)就可以定位到生产环境下的main组下的订单微服务了。

2.3:架构

架构图如下：
在这里插入图片描述
各组件说明如下：

provider app:服务提供者
consumer app：服务消费者
openapi：nacos提供rest接口，用户增删改查服务信息
config service:提供配置中心的功能
naming service：提供注册中心的功能（本部分析的）
nacos core:提供nacos的核心功能,如启动模式，数据存储等
consistency protocol：处理naco集群模式下的数据一致性问题

关于openapi详细可以参考这里 。另外nacos-core提供的功能如下图：
在这里插入图片描述

3：nacos环境搭建

人的一生由很多部分组成，健康的身体，美满幸福的家庭，无话不谈的好友，花之不尽的财富（做梦），但，除了健康的身体是一串数字的1之外，其他的都是0，即有了最好，没有也无所谓。同理，一个系统架构也由很多分布构成，而这里的1是高可用性，要实现高可用性基本解决如下的两个问题就行了：

1:单点故障
    我们做系统架构时要假定，我们必须悲观的认为所有的服务都是会挂掉的，避免单点故障
2：故障恢复
    故障的机器在重启后，要能够恢复到故障前的状态

想要解决以上的这2个问题，就需要依赖于服务器集群了，而nacos也不例外，所以，我们这部分就一起来搭建一个nacos的集群环境，并应用在后续的优惠券功能微服务化的改造中。

  • 下载
    点鸡 。
  • 解压
    首先解压到一个目录，再重新复制一份，在一台机器起两个服务模拟集群，如下：
    在这里插入图片描述
  • 修改配置conf/application.properties
    主要修改端口号和MySQL地址，如下：
server.port=8858
spring.datasource.platform=mysql
db.url.0=jdbc:mysql://192.168.64.129:3306/nacos?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUnicode=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
db.user.0=root
db.password.0=123456
  • 创建集群配置conf/cluster.conf
    没有就创建，如下：
192.168.10.62:8858
192.168.10.62:8868
  • 创建schema和db
create schema nacos;

conf/nacos-mysql.sql
  • 启动
    注意俩都启动。
JHP+Administrator@jhp MINGW64 /d/test/nacos-cluster/nacos-cluster-2/nacos/bin
$ ./startup.cmd
"nacos is starting with cluster"

         ,--.
       ,--.'|
   ,--,:  : |                                           Nacos 2.0.0
,`--.'`|  ' :                       ,---.               Running in cluster mode, All function modules
|   :  :  | |                      '   ,'\   .--.--.    Port: 8868
:   |   \ | :  ,--.--.     ,---.  /   /   | /  /    '   Pid: 18952
|   : '  '; | /       \   /     \.   ; ,. :|  :  /`./   Console: http://192.168.64.1:8868/nacos/index.html
'   ' ;.    ;.--.  .-. | /    / ''   | |: :|  :  ;_
|   | | \   | \__\/: . ..    ' / '   | .; : \  \    `.      https://nacos.io
'   : |  ; .' ," .--.; |'   ; :__|   :    |  `----.   \
|   | '`--'  /  /  ,.  |'   | '.'|\   \  /  /  /`--'  /
'   : |     ;  :   .'   \   :    : `----'  '--'.     /
;   |.'     |  ,     .-./\   \  /            `--'---'
'---'        `--`---'     `----'

2023-10-11 09:00:10,954 INFO The server IP list of Nacos is [192.168.10.62:8858, 192.168.10.62:8868]
...
2023-10-11 09:00:30,852 INFO Nacos started successfully in cluster mode. use external storage

出现Nacos started successfully in cluster mode. use external storage就是成功了。

  • 访问
    访问任意一个节点就行，账号nacos/nacos:
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4：服务注册到nacos

首先我们改造模板模块和计算模块，让其服务注册到nacos，首先需要在每个模块对应的impl实现子模块中引入nacos注册的依赖如下：

<!-- Nacos服务发现 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

之后需要引入nacos相关的配置项：

spring:
  application:
    ...
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 可以配置多个，逗号分隔
        server-addr: 192.168.64.1:8858
        # 默认就是application name，一般不用配置
        service: coupon-calculation-serv
        # nacos客户端向服务端发送心跳的时间间隔，时间单位其实是ms
        heart-beat-interval: 5000
        # 服务端没有接受到客户端心跳请求就将其设为不健康的时间间隔，默认为15s
        # 注：推荐值该值为15s即可，如果有的业务线希望服务下线或者出故障时希望尽快被发现，可以适当减少该值
        heart-beat-timeout: 20000
        # [注意] 这个IP地址如果更换网络后变化，会导致服务调用失败，建议先不要设置
        # ip: 172.20.7.228
        # 元数据部分 - 可以自己随便定制
        metadata:
          mydata: abc
        # 客户端在启动时是否读取本地配置项(一个文件)来获取服务列表
        # 注：推荐该值为false，若改成true。则客户端会在本地的一个文件中保存服务信息，当下次宕机启动时，会优先读取本地的配置对外提供服务。
        naming-load-cache-at-start: false
        # 创建不同的集群
        cluster-name: Cluster-A
        # 命名空间ID，Nacos通过不同的命名空间来区分不同的环境，进行数据隔离，
        # 服务消费时只能消费到对应命名空间下的服务。
        # [注意]需要在nacos-server中创建好namespace，然后把id copy进来
        namespace: dev
        # [注意]两个服务如果存在上下游调用关系，必须配置相同的group才能发起访问
        group: myGroup
        # 向注册中心注册服务，默认为true
        # 如果只消费服务，不作为服务提供方，倒是可以设置成false，减少开销
        register-enabled: true
        # 类似长连接监听服务端信息变化的功能
        watch:
          enabled: true
        watch-delay: 30000

配置项含义如下：
在这里插入图片描述

在正式注册服务之前我们需要先在nacos添加这里的命名空间dev,如下：
在这里插入图片描述
配置完毕后，分别启动服务，就能完成在nacos注册中心的注册了,成功后在nacos控制台查看：
在这里插入图片描述

5：改造用户模块基于服务发现调用

接着我们改造用户模块基于服务发现调用，这里我们以requestCoupon接口，即发放优惠券为例来看下，首先我们将coupon-customer-impl中对于模板模块和计算模块的impl实现的依赖，而改为对公用的api的相关bean模块的依赖，如下：

<!--
    删除计算模块具体实现依赖
    <dependency>
        <groupId>${project.groupId}</groupId>
        <artifactId>coupon-calculation-impl</artifactId>
        <version>${project.version}</version>
    </dependency>
-->
<!-- 使用计算模块公用api -->
<dependency>
    <groupId>${project.groupId}</groupId>
    <artifactId>coupon-calculation-api</artifactId>
    <version>${project.version}</version>
</dependency>
<!--
    删除模板模块具体实现依赖
    <dependency>
        <groupId>${project.groupId}</groupId>
        <artifactId>coupon-template-impl</artifactId>
        <version>${project.version}</version>
    </dependency>
-->
<!-- 引入模板模块公用api -->
<dependency>
    <groupId>${project.groupId}</groupId>
    <artifactId>coupon-template-impl</artifactId>
    <version>${project.version}</version>
</dependency>

接着配置用来执行服务调用的WebClient，以Java config方式来配置，如下：

// Configuration注解用于定义配置类
// 类中定义的Bean方法会被AnnotationConfigApplicationContext和AnnotationConfigWebApplicationContext扫描并初始化
@org.springframework.context.annotation.Configuration
public class Configuration {

    @Bean
    @LoadBalanced
    public WebClient.Builder register() {
        return WebClient.builder();
    }

}

接着来改造领取优惠券的方法requestCoupon，如下：

@Slf4j
@Service
public class CouponCustomerServiceImpl implements CouponCustomerService {
    ...
    /**
      * 用户领取优惠券
      */
    @Override
    public Coupon requestCoupon(RequestCoupon request) {
        /*
        Mono<ResponseEntity<CouponTemplateInfo>> entityMono = client.get()
          .uri("http://coupon-template-serv/template/xxxx")
          .accept(MediaType.APPLICATION_JSON)
          .retrieve()
          .toEntity(CouponTemplateInfo.class);
          */
        CouponTemplateInfo templateInfo = webClientBuilder.build()
                // 声明了这是一个GET方法
                .get()
                .uri("http://coupon-template-serv/template/getTemplate?id=" + request.getCouponTemplateId())
                .header(TRAFFIC_VERSION, request.getTrafficVersion())
                .retrieve()
                .bodyToMono(CouponTemplateInfo.class)
                .block();

        // 模板不存在则报错
        if (templateInfo == null) {
            log.error("invalid template id={}", request.getCouponTemplateId());
            throw new IllegalArgumentException("Invalid template id");
        }

        // 模板不能过期
        long now = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        Long expTime = templateInfo.getRule().getDeadline();
        if (expTime != null && now >= expTime || BooleanUtils.isFalse(templateInfo.getAvailable())) {
            log.error("template is not available id={}", request.getCouponTemplateId());
            throw new IllegalArgumentException("template is unavailable");
        }

        // 用户领券数量超过上限(通过优惠券对应的规则)
        Long count = couponDao.countByUserIdAndTemplateId(request.getUserId(), request.getCouponTemplateId());
        if (count >= templateInfo.getRule().getLimitation()) {
            log.error("exceeds maximum number");
            throw new IllegalArgumentException("exceeds maximum number");
        }

        Coupon coupon = Coupon.builder()
                .templateId(request.getCouponTemplateId())
                .userId(request.getUserId())
                .shopId(templateInfo.getShopId())
                .status(CouponStatus.AVAILABLE)
                .templateInfo(templateInfo)
                .build();
        couponDao.save(coupon);
        return coupon;
    }
    ...
}

接着启动服务，就可以来调用测试了:
json参数：

{
    "userId": 1,
    "couponTemplateId": 2
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

写在后面

参考文章列表

Open API 指南 。

如何给集群设置VIP（虚拟IP） 。

k8s实现nacos动态伸缩1 。

k8s实现nacos动态伸缩2 。

springcloud和springboot版本对应关系 。

springcloud，springcloud-alibaba,springboot版本对应关系 。

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