1. 系统架构的演变
1.1 单体架构
1.2 垂直架构
1.3 SOA架构
1.4 微服务架构
英文: https://martinfowler.com/articles/microservices.htmlhttps://microservices.io/patterns/microservices.html中文: http://blog.cuicc.com/blog/2015/07/22/microservices
2. 如何实现微服务架构
2.1 微服务架构下的技术挑战
2.2 微服务技术栈选型
什么是Spring Cloud全家桶
Spring Cloud Alibaba版本选择
构建Maven项目的父pom
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>3.0.2</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<properties>
<java.version>17</java.version>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
<spring-boot.version>3.0.2</spring-boot.version>
<spring-cloud-alibaba.version>2022.0.0.0</spring-cloud-alibaba.version>
<spring-cloud.version>2022.0.0</spring-cloud.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.8.1</version>
<configuration>
<source>17</source>
<target>17</target>
<encoding>UTF-8</encoding>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
3. Alibaba 服务注册与发现组件Nacos实战
3.1 为什么需要注册中心
// 微服务之间通过 RestTemplate 调用, ip:port 写死 , 如果 ip 或者 port 变化呢?String url = "http://localhost:8020/order/findOrderByUserId/" + id ;R result = restTemplate . getForObject ( url , R . class );
3.2 注册中心选型
3.3 Nacos是什么
Nacos 优势
3.4 Nacos 注册中心架构
相关核心概念
核心功能
3.5 微服务整合Nacos注册中心实战
Nacos Server环境搭建
wget https :// github . com / alibaba / nacos / releases / download / 2.2.1 / nacos - server - 2.2.1 . tar . gz
# 默认鉴权插件用于生成用户登陆临时 accessToken 所使用的密钥,使用默认值有安全风险 (2.2.0.1 后无 默认值)nacos . core . auth . plugin . nacos . token . secret . key = aiDLyHlCgaXB08FL5zS3W6YQZssTVNScY
bin / startup . sh - m standalone
4) 访问nacos的管理端:http://ip:8848/nacos ,默认的用户名密码是 nacos/nacos
微服务提供者整合Nacos
<!-- nacos服务注册与发现 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
server:
port: 8020
spring:
application:
name: mall-order #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nacos.mall.com:8848 #注册中心地址,建议用域名替换ip
微服务调用者整合Nacos
服务调用者可以通过 Nacos 的服务注册发现功能从 Nacos server 上获取到它要调用的服务。
以mall-user整合nacos为例
mall-user模块pom中引入nacos-client依赖
<!-- nacos服务注册与发现 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
2)启动类上添加@EnableDiscoveryClient注解,此注解可以省略
3)yml配置文件中配置nacos注册中心地址
server:
port: 8040
spring:
application:
name: mall-user #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nacos.mall.com:8848
4)启动mall-user服务,nacos管理端界面查看mall-user是否注册成功
整合RestTemplate+Spring Cloud LoadBalancer实现微服务调用
Spring Cloud LoadBalancer是Spring Cloud官方自己提供的客户端负载均衡器实现,用来替代Ribbon。对于负载均衡机制,增加了ReactiveLoadBalancer接口,并提供了基于round-robin轮询和Random随机的实现。
官方文档:Cloud Native Applications
loadbalancer常用的配置:
spring:
cloud:
# 负载均衡配置
loadbalancer:
ribbon:
#禁用ribbon
enabled: false
cache:
#启用本地缓存, 根据实际情况权衡
enabled: true
#缓存空间大小
capacity: 1000
#缓存的存活时间, 单位s
ttl: 2
#caffeine缓存的配置, 需引入caffeine依赖
caffeine:
#initialCapacity初始的缓存空间大小,expireAfterWrite最后一次写入后经过固定时间过期
spec: initialCapacity=500,expireAfterWrite=5s
health-check:
#重新运行运行状况检查计划程序的时间间隔。
interval: 25s
#运行状况检查计划程序的初始延迟值
initial-delay: 30
retry: #需要引入Spring Retry依赖
#该参数用来开启重试机制,默认是关闭
enabled: true
#切换实例的重试次数
max-retries-on-next-service-instance: 2
#对当前实例重试的次数
max-retries-on-same-service-instance: 0
#对所有的操作请求都进行重试
retry-on-all-operations: true
#Http响应码进行重试
retryable-status-codes: 500,404,502
mall-user调用mall-order获取用户订单信息为例
1)引入依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-loadbalancer</artifactId>
</dependency>
2)使用RestTemplate进行服务调用
给 RestTemplate 实例添加 @LoadBalanced 注解,开启 @LoadBalanced 与 loadbalancer 的集成
@Configuration
public class RestConfig {
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
}
3) mall-user中编写调用逻辑,调用mall-order服务
@RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}")
public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) {
//利用@LoadBalanced,restTemplate需要添加@LoadBalanced注解
String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id;
R result = restTemplate.getForObject(url,R.class);
return result;
}
测试:http://localhost:8040/user/findOrderByUserId/1,返回数据:
3.6 Nacos注册中心常用配置
服务分级存储模型
注册中心的核心数据是服务的名字和它对应的网络地址,当服务注册了多个实例时,我们需要对不 健康的实例进行过滤或者针对实例的⼀些特征进行流量的分配,那么就需要在实例上存储⼀些例如 健康状态、权重等属性。随着服务规模的扩大,渐渐的又需要在整个服务级别设定⼀些权限规则、 以及对所有实例都生效的⼀些开关,于是在服务级别又会设立⼀些属性。再往后,我们又发现单个 服务的实例又会有划分为多个子集的需求,例如⼀个服务是多机房部署的,那么可能需要对每个机 房的实例做不同的配置,这样又需要在服务和实例之间再设定⼀个数据级别。
Nacos 在经过内部多年生 产经验后提炼出的数据模型,则是⼀种服务-集群-实例的三层模型。这样基本可以满足 服务在所有场景下的数据存储和管理。
集群配置
在原有配置加入以下配置
spring:
application:
name: mall-order #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nacos.mall.com:8848
cluster-name: SH
案例:跨集群调用优先本地集群的场景实现
利用cluster-name可以实现跨集群调用时,优先选择本地集群的实例,本地集群不可访问时,再去访问其他集群。
下面是Ribbon的NacosRule实现的负载均衡算法,就是利用了cluster-name实现了优先调用本地集群实例。
LoadBalancer默认情况下使用的ReactiveLoadBalancer实现是RoundRobinLoadBalancer。要切换到不同的实现,无论是针对所选服务还是所有服务,您都可以使用自定义LoadBalancer配置机制。
# 注意: 不要用@Configuration修饰
public class CustomLoadBalancerConfiguration {
@Bean
ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> randomLoadBalancer(Environment environment,
LoadBalancerClientFactory loadBalancerClientFactory,
NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties){
String name = environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME);
return new NacosLoadBalancer(loadBalancerClientFactory
.getLazyProvider(name,
ServiceInstanceListSupplier.class),name,nacosDiscoveryProperties);
}
}
在启动类上添加@LoadBalancerClient注解
@SpringBootApplication
@LoadBalancerClient(value = "mall-order", configuration = CustomLoadBalancerConfiguration.class)
public class MallUserApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MallUserApplication.class, args);
}
}
服务逻辑隔离
Nacos 数据模型 Key 由三元组唯一确定, Namespace默认是空串,公共命名空间(public),分组默认是DEFAULT_GROUP。
Namespace 隔离设计
命名空间(Namespace)用于进行租户(用户)粒度的隔离,Namespace 的常用场景之一是不同环境的隔离,例如开发测试环境和生产环境的资源(如配置、服务)隔离等。
修改yml配置
spring:
application:
name: mall-user #微服务名称
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848 #配置nacos注册中心地址
namespace: bc50d386-8870-4a26-8803-0187486c57be # dev 开发环境
启动mall-user,进入nacos控制台可以看到mall-user注册成功,所属namespace是dev
测试:http://localhost:8040/user/findOrderByUserId/1,报错
原因:mall-order和mall-user使用了不同的namespace,导致服务隔离,mall-user无法发现可用的mall-order服务。
group服务分组
不同的服务可以归类到同一分组,group也可以起到服务隔离的作用。yml中可以通过spring.cloud.nacos.discovery.group参数配置。group更多应用场景是配置分组。
临时实例和持久化实例
在定义上区分临时实例和持久化 实例的关键是健康检查的方式。临时实例使用客户端上报模式,而持久化实例使用服务端反向探测模式。临时实例需要能够自动摘除不健康实例,而且无需持久化存储实例。持久化实例使用服务端探测的健康检查方式,因为客户端不会上报心跳, 所以不能自动摘除下线的实例。
在大中型的公司里,这两种类型的服务往往都有。⼀些基础的组件例如数据库、缓存等,这些往往不能上报心跳,这种类型的服务在注册时,就需要作为持久化实例注册。而上层的业务服务,例如 微服务,服务的 Provider 端支持添加汇报心跳的逻辑,此时就可以使用动态服务的注册方式。
Nacos 1.x 中持久化及非 持久化的属性是作为实例的⼀个元数据进行存储和识别。Nacos 2.x 中继续沿用了持久化及非持久化的设定,但是有了⼀些调整。在 Nacos2.0 中将是否持久化的数据抽象至服务级别, 且不再允许⼀个服务同时存在持久化实例和非持久化实例,实例的持久化属性继承自服务的持久化属性。
# 持久化实例 spring.cloud.nacos.discovery.ephemeral: false
nacos开启权限认证
Authorization
nacos server端 conf/application.properties添加如下配置
# 开启认证
nacos.core.auth.enabled=true
# 配置自定义身份识别的key(不可为空)和value(不可为空)
#这两个属性是auth的白名单,用于标识来自其他服务器的请求。具体实现见
com.alibaba.nacos.core.auth.AuthFilter
nacos.core.auth.server.identity.key=authKey
nacos.core.auth.server.identity.value=nacosSecurty
微服务端 application.yml中添加如下配置
spring:
application:
name: mall-order #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nacos.mall.com:8848
username: nacos
password: nacos
如果没有配置username,password,微服务端启动会抛出如下错误:
3.7 Nacos集群搭建
官网文档: 集群部署说明
集群部署架构图
因此开源的时候推荐用户把所有服务列表放到一个vip下面,然后挂到一个域名下面
http://ip1:port/openAPI 直连ip模式,机器挂则需要修改ip才可以使用。
http://SLB:port/openAPI 挂载SLB模式(内网SLB,不可暴露到公网,以免带来安全风险),直连SLB即可,下面挂server真实ip,可读性不好。
http://nacos.com:port/openAPI 域名 + SLB模式(内网SLB,不可暴露到公网,以免带来安全风险),可读性好,而且换ip方便,推荐模式
端口 | 与主端口的偏移量 | 描述 |
8848 | 0 | 主端口,客户端、控制台及OpenAPI所使用的HTTP端口 |
9848 | 1000 | 客户端gRPC请求服务端端口,用于客户端向服务端发起连接和请求 |
9849 | 1001 | 服务端gRPC请求服务端端口,用于服务间同步等 |
7848 | -1000 | Jraft请求服务端端口,用于处理服务端间的Raft相关请求 |
使用VIP/nginx请求时,需要配置成TCP转发,不能配置http2转发,否则连接会被nginx断开。 9849和7848端口为服务端之间的通信端口,请勿暴露到外部网络环境和客户端测。
三节点集群搭建
1)环境准备
- 安装好 JDK,需要 1.8 及其以上版本
- 建议: 2核 CPU / 4G 内存 及其以上
- 建议: 生产环境 3 个节点 及其以上
# 准备三台centos7服务器
192.168.65.174
192.168.65.192
192.168.65.204
- 准备好nacos安装包
2)配置集群配置文件
在nacos的解压目录nacos/的conf目录下,有配置文件cluster.conf,请每行配置成ip:port。
mv conf/cluster.conf.example conf/cluster.conf
2 vim conf/cluster.conf
3
4 # ip:port
5 192.168.65.174:8848
6 192.168.65.192:8848
7 192.168.65.204:8848
注意:不要使用localhost或127.0.0.1,针对多网卡环境,nacos可以指定网卡或ip
1 #多网卡选择
2 #ip-address参数可以直接设置nacos的ip
3 #该参数设置后,将会使用这个IP去cluster.conf里进行匹配,请确保这个IP的值在cluster.conf里是存在
的
4 nacos.inetutils.ip-address=10.11.105.155
5
6 #use-only-site-local-interfaces参数可以让nacos使用局域网ip,这个在nacos部署的机器有多网卡时
很有用,可以让nacos选择局域网网卡
7 nacos.inetutils.use-only-site-local-interfaces=true
8
9 #ignored-interfaces支持网卡数组,可以让nacos忽略多个网卡
10 nacos.inetutils.ignored-interfaces[0]=eth0
11 nacos.inetutils.ignored-interfaces[1]=eth1
12
13 #preferred-networks参数可以让nacos优先选择匹配的ip,支持正则匹配和前缀匹配
14 nacos.inetutils.preferred-networks[0]=30.5.124.
15 nacos.inetutils.preferred-networks[0]=30.5.124.(25[0-5]|2[0-4]\\d|((1d{2})|([1-9]?
\\d))),30.5.124.(25[0-5]|2[0-4]\\d|((1d{2})|([1-9]?\\d)))
3)开启默认鉴权插件
修改conf目录下的application.properties文件
1 nacos.core.auth.enabled=true
2 nacos.core.auth.system.type=nacos
3 nacos.core.auth.plugin.nacos.token.secret.key=${自定义,保证所有节点一致}
4 nacos.core.auth.server.identity.key=${自定义,保证所有节点一致}
5 nacos.core.auth.server.identity.value=${自定义,保证所有节点一致}
4)配置数据源
使用外置mysql数据源,生产使用建议至少主备模式
4.1)初始化 MySQL 数据库
sql脚本:https://github.com/alibaba/nacos/blob/2.2.1/distribution/conf/mysql-schema.sql
4.2)修改application.properties配置
spring.datasource.platform=mysql
db.num=1
db.url.0=jdbc:mysql://192.168.65.174:3306/nacos_devtest?
characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUni
code=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
db.user.0=root
db.password.0=root
5) 分别启动三个nacos节点
以192.168.65.204为例,进入nacos目录,启动nacos
bin/startup.sh
6) 访问nacos管理界面
登录http://192.168.65.204:8848/nacos,用户名和密码都是nacos
微服务yml中配置
spring:
application:
name: mall-user #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 192.168.65.174:8848,192.168.65.192:8848,192.168.65.204:8848
username: nacos
password: nacos
Nginx配置负载均衡
使用VIP/nginx请求时,需要配置成TCP转发,不能配置http2转发,否则连接会被nginx断开。 9849和7848端口为服务端之间的通信端口,请勿暴露到外部网络环境和客户端测。
1)准备nginx环境
1.1 )如果安装了nginx,先检查nginx是否有stream模块,输出中包含:--with-stream
nginx -V
1.2) 安装nginx
#安装依赖包
yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake
yum -y install zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre-devel
# 下载nginx
wget https://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
tar -zxvf nginx-1.18.0.tar.gz
cd nginx-1.18.0
#编译nginx 如果使用 nginx 的 stream 功能,在编译时一定要加上 “--with-stream”
./configure --with-stream
make && make install
#安装后nginx默认路径/usr/local/nginx
2)配置http模块
在nginx的http下面配置http协议相关的地址和端口:
http {
# nacos服务器http相关地址和端口
upstream nacos-server {
server 192.168.65.174:8848;
server 192.168.65.192:8848;
server 192.168.65.204:8848;
}
server {
listen 8848;
location / {
proxy_pass http://nacos-server/;
}
}
}
3)配置grpc
需要nginx有stream模块支持
# nacos服务器grpc相关地址和端口,需要nginx已经有stream模块
# stream块用于做TCP转发
stream {
upstream nacos-server-grpc {
server 192.168.65.174:9848;
server 192.168.65.192:9848;
server 192.168.65.204:9848;
}
server {
listen 9848;
proxy_pass nacos-server-grpc;
}
}
4) 启动nginx,然后就可以正常使用了。
sbin/nginx -c conf/nginx.conf
微服务yml中配置
spring:
application:
name: mall-user #微服务名称
#配置nacos注册中心地址
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nacos.mall.com:8848 #nacos.mall.com 需建立和nginx ip的域名映射
username: nacos
password: nacos