微服务组件-注册中心

使用restTemplate实现远程服务调用存在以下的问题：
1、消费者不知道如何获取服务提供者具体信息。
2、在远程调用的过程中，直接采用填写url的硬编码方式，如果服务消费者发生变化，得到的结果就会出错。
3、如果有多个服务提供者，消费者选择变得困难。
4、消费者无法感知到服务是否存活。

基于上述的问题我们可以使用注册中心实现。流行的注册中心有Eureka、Nacos。

Eureka

简介

Eureka是Netflix开发的一个服务发现框架，本身是一个基于REST的服务，主要用于定位运行在AWS(Amazon Web Services )域中的中间层服务，以达到负载均衡和中间层服务故障转移的目的。Spring Cloud将其集成在自己的子项目Spring Cloud Netflix中，以实现Spring Cloud的服务发现功能。

Eureka 包含两大组件：

服务端发现组件(Eureka Server)：服务端发现组件也被称之为服务注册中心，主要提供了服务的注册功能
客户端发现组件(Eureka Client)：客户端发现组件主要用于处理服务的注册与发现。

Eureka的服务发现机制

Eureka的作用

1、服务提供者启动时向eureka注册自己的信息，eureka保存这些信息，消费者根据服务名称向eureka拉取提供者信息。
2、服务消费者利用负载均衡算法，从服务列表中挑选一个
3、服务提供者每个一段时间会向eureka-server发送心跳请求，报告健康状态，eureka会更新记录服务列表信息，心跳不正常会被剔除，消费者就可以拉取到最新消息。

Eureka快速入门

场景

搭建一个注册中心并且让他可以提供注册的服务。

场景.png

实现步骤

①新建空项目

新建空项目.png

②新建springBoot模块用于搭建eureka-server

新建项目.png

③修改依赖

使用Boot版本为3.0.0。
版本选择.png

④配置文件配置

server:
  port: 8761 #eureka的默认端口 
spring:
  application:
    name: eureka-server   #应用名称 不要使用特殊字符

在入口文件中使用注解开启Eureka功能。

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer //开启eureka注册中心的功能
public class EurekaServerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaServerApplication.class, args);
    }
}

测试

开启测试.png
开启测试01.png
集群信息.png

⑥搭建客户端a

客户端a.png
客户端a1.png
注意：如果不选web，启动就会停掉。

⑦修改版本号

修改版本号.png

⑧修改配置文件

server:
  port: 8080 #客户端的端口没有要求，可以使用默认端口
spring:
  application:
    name: eureka-client-a #应用名称
#将client-a注册到server,将自己的一些信息发送到server
eureka:
  client:
    service-url: #指定注册的地址
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka

⑨使用注解开启客户端功能

@EnableEureka
@SpringBootApplication
public class EurekaClientAApplication {

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

}

客户端01.png

如果@EnableEureka报错不能解决的情况下，可以使用@EnableDiscoveryClient，@EnableEurekaClient只适用于使用Eureka作为注册中心的场景，@EnableDiscoveryClient可以适用于其他注册中心的场景比如nacos等。

⑩使用同样的方式创建客户端b

配置文件

server:
  port: 8081
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka
spring:
  application:
    name: eureka-client-b

⑪在浏览器查看

浏览器输入localhost:8761

测试.png
注意

若需要在客户端A下再创建两台，因为只有端口不相同，不需要重新新建模块，只需要通过复制的方式。

复制.png
复制01.png
然后直接运行即可。
复制02.png
复制03.png

eureka配置文件

eureka的配置分为三类：server、 client 、实例

eureka-server端配置文件

功能.png

eureka-server端的配置涉及server、实例

server:
  port: 8761 
spring:
  application:
    name: eureka-server 
eureka:
  server:
    eviction-interval-timer-in-ms: 10000 #服务端每隔多少毫秒做定期删除的操作
    renewal-percent-threshold: 0.85 #续约百分比， 如果超过85%的应用没有续约(心跳请求) 那么eureka会保护服务，不会剔除任何一个服务
    enable-self-preservation: true #server 的自我保护机制，避免因为网络造成误剔除，生产环境建议打开
  instance: #实例配置
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}#主机名称：应用名称：端口号
    hostname: localhost #主机名称或服务ip
    prefer-ip-address: true #表示以ip的方式显示具体的服务信息
    lease-expiration-duration-in-seconds: 5 #服务实例的续约的时间间隔

eureka-client端配置文件

eureka-client端配置涉及client、实例

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: eureka-client-a
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka
    register-with-eureka: true #可以控制不往eureka-server注册
    fetch-registry: true #应用是否去拉取服务列表到本地
    registry-fetch-interval-seconds: 10 #为了缓解服务列表的脏读问题，时间越短脏读越少，性能消耗大 默认30秒
  instance:
    hostname: localhost #应用的主机名称，最好写主机ip
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    prefer-ip-address: true #显示ip
    lease-renewal-interval-in-seconds: 10 #实例续约时间

Eureka集群

集群.png

创建三个eureka-server服务。

修改配置文件

cluster01

server:
  port: 8761
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url: #不写的情况下，默认往8761注册
      defaultZone: http://localhost:8762/eureka, http://localhost:8763/eureka
  instance: #实例的配置
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    prefer-ip-address: true
    hostname: localhost
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5

cluster02

server:
  port: 8762
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka, http://localhost:8763/eureka
  instance: 
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    prefer-ip-address: true
    hostname: localhost
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5

cluster03

server:
  port: 8763
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka, http://localhost:8762/eureka
  instance: 
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    prefer-ip-address: true
    hostname: localhost
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5

添加注解

@EnableEurekaServer

测试

server集群.png
server集群01.png
server集群02.png
注意：

发现并没有集群信息，只是同一个服务server启动了多台没有数据交互不算真正意义上的集群。原因是：http://localhost:8672/eureka, http://localhost:8763/eureka这样写，eureka认为只有一个机器就是localhost,所以需要修改hosts文件

修改hosts.png

如果发现没有生效，在命令提示符使用如下命令刷新。

ipconfig /flushdns

修改配置文件.

server:
  port: 8761
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://peer2:8672/eureka, http://peer3:8763/eureka
  instance:
    hostname: peer1
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5
    prefer-ip-address: true

同理修改另外两个配置文件。
server集群03.png

在cluster01下创建一个客户端测试集群

配置文件

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: eureka-client
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://peer1:8761/eureka
    register-with-eureka: true
    registry-fetch-interval-seconds: 10
    fetch-registry: true
  instance:
    instance-id: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    hostname: localhost
    prefer-ip-address: true
    lease-renewal-interval-in-seconds: 10

总结

在以上的方案中，创建三个服务端使用的是新建三个模块，这样显然比较繁琐且冗余。

优化方案

修改配置文件，然后达到只需要修改端口，然后通过复制创建另外的服务端。

修改配置文件

server:
  port: 8761
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://peer1:8761/eureka, http://peer2:8762/eureka, http://peer3:8763/eureka
  instance:
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5
    prefer-ip-address: true
    instance-id: ${spring.application.name}:${server.port}

复制集群.png
复制集群01.png
记得添加@EnableEurekaServer注解。

客户端配置文件

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: eureka-client
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://peer1:8761/eureka, http://peer2:8762/eureka, http://peer3:8763/eureka #都发送，有一台down也没有关系
    register-with-eureka: true
    registry-fetch-interval-seconds: 10
    fetch-registry: true
  instance:
    ip-address: ${eureka.instance.hostname}:${spring.application.name}:${server.port}
    hostname: localhost
    prefer-ip-address: true
    lease-renewal-interval-in-seconds: 10

复制集群03.png
复制集群04.png

Nacos

简介

Nacos /nɑ:kəʊs/ 是 Dynamic Naming and Configuration Service的首字母简称，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。它是阿里巴巴的产品，也是SpringCloud中的一个组件，相比Eureka(https://github.com/Netflix/eureka))功能更加丰富。

安装Nacos

不同操作系统下的安装会有差异，以下是Windows安装Naocs

①下载Nacos

下载安装包
nacos下载.png

②解压安装包到任意非中文目录

非中文.png

③使用命令提示符启动

在bin目录下使用如下的windos命令

startup.cmd -m standalone #standalone表示单机启动模式

启动nacos.png

④在浏览器中查看

复制cmd命令窗口中的地址在浏览器中访问

浏览器打开.png

登录密码和账号默认都是nacos

安装成功.png

Nacos服务注册和发现

项目为下面的示例，如果项目中有使用到Eureka需要先注释。

使用实例

实现步骤

①在父工程中加入Nacos依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
    <version>2.2.6.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>

②添加nacos的客户端依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

③修改服务端的配置文件

修改user-service 的application.yaml文件

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址

相同的方式修改order-service,配置文件内容

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

④启动测试

启动uer-service和order-service在web端查看

启动测试.png
nacos测试.png

Nacos注册中心

nacos服务分级存储模型

服务分级模型是一种将服务层次化组织的架构设计，通常用于大型分布式系统或微服务架构中。这种模型的目标是通过将服务划分为不同的层级，实现更灵活、可维护和可扩展的系统架构。
服务分级模型包括以下几个层级：

特性	特性描述
全局级别	在这个层级，通常存储全局配置和共享信息。全局级别的服务对整个系统可见，负责处理全局性的任务和配置，例如全局配置管理、认证、授权等。
集群级别	集群级别的服务组织在物理或逻辑上相邻的节点上，负责处理集群内的任务和协调。这一层级的服务通常处理一组相关联的节点，提供集群级别的服务如负载均衡、故障转移、数据同步等。
服务级别	在服务级别，服务被组织成逻辑单元，每个服务负责实现特定的业务功能。服务级别的服务通常是整个系统的核心，提供具体的业务逻辑，例如用户管理、订单处理等。
实例级别	实例级别是最底层的层级，代表着服务的具体实例。在微服务架构中，服务可能会有多个实例运行在不同的节点上，实现负载均衡和高可用性。

通过将服务划分为这些层级，服务分级模型使得系统的不同部分能够独立演化、扩展和维护。这种分级结构使得系统更具弹性，能够更好地适应不同的需求和变化。

服务分级存储.png

服务跨集群调用问题

服务调用尽可能选择本地集群的服务，跨集群调用延迟较高，只有在本地集群不能访问的时候，再去访问其他集群。

跨集群.png

服务集群属性

实现步骤

①通过复制模块的方式再复制两个userservice, 端口号为8080、8085，name分别为04、05

复制user.png

②、修改配置文件application.yml

    spring:
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
          discovery:
            cluster-name: HZ #nacos集群名称， HZ代表杭州

③、启动user-service和user-service04

选中相应的服务点击三角运行即可。

④、修改user-service的配置文件

spring:
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848 # nacos服务地址
          discovery:
            cluster-name: SH #nacos集群名称， SH代表上海

⑤、启动user-service05

⑥、查看

查看01.png
点击详情可以查看详细信息。
查看02.png
order-service实现优先用本地集群(发现端口冲突，修改为8084)

①、设置order-service，添加如下配置

spring:
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848
          discovery:
            cluster-name: HZ

②、在order-service中设置负载均衡的IRule为NacosRule

这个规则会优先选寻找与自己同集群的服务，然后在集群中随机选择执行。

userservice:
      ribbon:
        NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule  #负载均衡规则

③、重启order-service

根据权重负载均衡

服务器设备性能有差异，部分实例所在机器性能较好，另一些较差，我们希望性能好的机器承担更多的用户请求在Nacos控制台可以设置实例的权重值。
权重01.png 权重02.png
Nacos控制台可以设置实例的权重值，0~1之间，同集群内的多个实例，权重越高被访问的频率越高，权重设置为0则完全不会被访问。

环境隔离(namespace)

Nacos中服务存储和数据存储的最外层都是一个名为namespace的东西，用来做最外层隔离。

创建命名空间

新建

新建.png 新建01.png

修改order-service的application.yaml

spring:
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848
          discovery:
            cluster-name: HZ
            namespace: be5453d5-dfa7-4316-a341-c8987cac180c #命名空间ID

查看

命名空间.png

Nacos注册中心原理

原理.png

临时实例和非临时实例

服务注册到Nacos时，可以选择注册为临时实例或非临时实例，配置如下：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ
        namespace: be5453d5-dfa7-4316-a341-c8987cac180c #命名空间ID
        ephemeral: true #true为临时实例(默认) false为非临时

Nacos和Eureka之间的异同

相同点

都支持服务注册和服务拉取
都支持服务提供者心跳方式做健康检测

不同点

Nacos支持服务端主动检测提供者状态：临时实例采用心跳模式，非临时实例采用主动检测模式
临时实例心跳不正常会被剔除，非临时实例则不会被剔除
Nacos支持服务列表变更的消息推送模式，服务列表更新更及时
Nacos集群默认采用AP方式，当集群中存在非临时实例时，采用CP模式；Eureka采用AP方式

Nacos配置管理

统一配置管理

配置更改热更新

更改热更新.png

实现步骤

①、在Nacos中添加配置信息

添加配置.png

②、填写配置信息

添加配置01.png
配置文件的ID由三部分组成，[服务名称]-[profile].[后缀名]，分组默认，格式可以是yaml和properties,点击发布即可创建成功。

配置获取

实现步骤

流程.png

①、引入Nacos的配置管理客户端依赖

<dependency>
        <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>

②、在客户端(user-service)的resource目录中添加一个bootstrap.yml文件

spring:
      application:
        name: userservice 
      profiles:
        active: dev #环境
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848
          config:
            file-extension: yaml #文件后缀名

删除application.yaml中重复的内容。如服务名称，nacos地址。

③、测试是否读取到

在UserController中添加代码。

@Value("${pattern.dateformate}")
private String dateformate;
@GetMapping("now")
public String now(){
    String testRead = LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformate));
    return testRead;
};

@Value注解的成员变量通常为基本数据类型及其包装类，以及String类型，用于直接给该变量赋值。
常用于从*.properties或*.yml配置文件中取值并注入。

④、运行

测试读取.png

配置自动刷新

Nacos中的配置文件变更后，微服务无需重启就可以感知。

方式一：

在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScop

package cn.itcast.user.web;

import cn.itcast.user.pojo.User;
import cn.itcast.user.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cloud.context.config.annotation.RefreshScope;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
@RefreshScope
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Value("${pattern.dateformate}")
    private String dateformate;
    @GetMapping("now")
    public String now(){
        String testRead = LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformate));
        return testRead;
    };

    /**
    * 路径： /user/110
    *
    * @param id 用户id
    * @return 用户
    */
    @GetMapping("/{id}")
    public User queryById(@PathVariable("id") Long id) {
         return userService.queryById(id);
    }
}

重启程序

重启.png

在不重启服务的情况下修改nacos配置

修该yaml.png

刷新页面

刷新测试.png

方式二：

使用@ConfigurationProperties注解

package cn.itcast.user.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.format.annotation.DateTimeFormat;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author XRY
 * @date 2023年08月14日14:25
 */
@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties {
    private String dateformate;
}

在UserController中

@Autowired
private PatternProperties properties;
@GetMapping("now")
public String now(){
    String testRead = LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(properties.getDateformate()));
    return testRead;
};

@Autowire作用在自定义的成员变量上，自动装配，使用的是byType策略，即根据变量类型从ioc容器中查找，使用该注解需要在对应的类上挂以下注解中的一个（以将对象注入ioc容器）：
@Componet：通用，无语义
@Controller：写在控制层（controller）类上
@Service：写在业务层（service）实现类上
@Repository：写在数据访问层（dao）实现类上

取消原来的方式测试。
第二种方式.png
第二种方式01.png

多环境配置共享

微服务启动时会从nacos读取多个配置文件

[spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml, 如：userservice-dev.yaml
[apring.application.name].yaml 如：userservice.yaml

无论profile怎么变化，[apring.application.name].yaml这个文件一定会加载，因此多环境共享配置可以写入这个文件。

测试

①、创建共享配置userservice.yaml

共享userservice.png
共享userservice01.png

②、修改配置类

package cn.itcast.user.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.format.annotation.DateTimeFormat;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author XRY
 * @date 2023年08月14日14:25
 */
@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties {
    private String dateformate;
    private String envSharedValue;
}

③、创建一个controller用于测试

@Autowired
private PatternProperties properties;
@GetMapping("/prop")
public PatternProperties properties(){
    return properties;
};

④、重启测试

测试共享.png
修改环境再次测试 bootstrap.yaml

spring:
    application:
      name: userservice
    profiles:
       active: test #环境
    cloud:
      nacos:
        server-addr: localhost:8848
        config:
          file-extension: yaml #文件后缀名

测试共享01.png
当多个配置文件中有相同的属性时，他们的优先级为：
优先级.png

Ribbon

Spring Cloud Ribbon 是基于 Netflix Ribbon 实现的一套客户端负载均衡的工具。
简单的说，Ribbon 是 Netflix 发布的开源项目，主要功能是提供客户端的软件负载均衡算法，将 Netflix 的中间层服务连接在一起。Ribbon 客户端组件提供一系列完善的配置项如连接超时，重试等。就是在配置文件中列出Load Balancer（简称LB）后面所有的机器，Ribbon 会自动的帮助你基于某种规则（如简单轮询，随机连接等）去连接这些机器。我们也很容易使用 Ribbon 实现自定义的负载均衡算法。

Ribbon负载均衡

负载均衡流程

负载流程.png
添加了@LoadBalanced注解的restTemplate地址会被LoadBalancerInterceptor类拦截解析

负载均衡策略

Ribbon的负载均衡规则是一个叫做Rule的接口来定义的，每一个子接口都是一种规则

均衡策略.png

调整负载均衡

默认负载均衡策略是轮询，通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

方式一：

使用代码方式定义一个新的IRule,并将它注入到容器中，他将会作用于全局。

@Bean
public IRule randomRule(){
    return new RandomRule();
}

方式二：

配置文件方式，在order-service的application.yml文件中，添加新的配置。针对某个微服务而言（局部）。

userservice:
    ribbon:
      NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule #负载均衡规则

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LoadBalandeClient,请求时间会很长。而饥饿加载会在项目启动时创建，降低第一次访问的耗时，通过配置开启饥饿加载。

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true #开启饥饿加载
    clients: userservice#指定饥饿加载的服务名称