# 从浅入深 学习 SpringCloud 微服务架构（十二）网关限流算法和 SCG 网关 filter 限流。

news2024/11/22 12:02:40

从浅入深 学习 SpringCloud 微服务架构（十二）网关限流算法和 SCG 网关 filter 限流。

一、网关限流算法：

在这里插入图片描述

1、网关限流算法：常见的限流算法

  • 网关限流算法：计数器算法
  • 网关限流算法：漏桶算法
  • 网关限流算法：令牌桶算法

2、网关限流算法：计数器算法

计数器限流算法：是最简单的一种限流实现方式。其本质是通过维护一个单位时间内的计数器，每次请求计数器加 1，当单位时间内计数器累加到大于设定的阈值，则之后的请求都被拒绝，直到单位时间已经过去，再将计数器重置为零。

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3、网关限流算法：漏桶算法

1）漏桶算法可以很好地限制容量池的大小，从而防止流量暴增。漏桶可以看作是一个带有常量服务时间的单服务器队列，如果漏桶(包缓存)溢出，那么数据包会被丢弃。在网络中，漏桶算法可以控制端口的流量输出速率，平滑网络上的突发流量，实现流量整形，从而为网络提供一个稳定的流量。

在这里插入图片描述

2）为了更好的控制流量，漏桶算法需要通过两个变量进行控制:

  • 一个是桶的大小，支持流量突发增多时可以存多少的水(burst)，
  • 另一个是水桶漏洞的大小(rate)。

3）漏桶算法保护的不是自己网关，而是其他的微服务。

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4、网关限流算法：令牌桶算法

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1）令牌桶算法是对漏桶算法的一种改进，桶算法能够限制请求调用的速率，而令牌桶算法能够在限制调用的平均速率的同时还允许一定程度的突发调用。

在令牌桶算法中，存在一个桶，用来存放固定数量的令牌。算法中存在一种机制，以一定的速率往桶中放令牌。每次请求调用需要先获取令牌，只有拿到令牌，才有机会继续执行，否则选择选择等待可用的令牌、或者直接拒绝。

放令牌这个动作是持续不断的进行，如果桶中令牌数达到上限，就丢弃令牌，所以就存在这种情况，桶中一直有大量的可用令牌，这时进来的请求就可以直接拿到令牌执行，

比如设置 qps 为 100，那么限流器初始化完成一秒后，桶中就已经有100个令牌了，这时服务还没完全启动好，等启动完成对外提供服务时，该限流器可以抵挡瞬时的100个请求。所以，只有桶中没有令牌时，请求才会进行等待，最后相当于以一定的速率执行。

2）令牌桶算法主要保护的是自己网关，而不是其他的微服务。

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二 SCG 网关：filter 限流

1、基于 Filter 的网关限流

1）SpringCloudGateway 官方就提供了基于令牌桶的限流支持。基于其内置的过滤器工厂 RequestRateLimiterGatewayFi1terFactory 实现。
在过滤器工厂中是通过 Redis 和 lua 脚本结合的方式进行流量控制。

2）基于 Filter 的网关限流 步骤：

  • 准备工作：需要 redis 数据库。
  • 在工程中引入 redis 相应的依赖坐标，如 在子工程 api_gateway_service（子模块）的 pom.xml 配置文件中引入 redis 的依赖坐标。
  • 修改网关中的 application.yml 配置文件。
  • 配置 redis 中 key 的解析器 KeySesolver

2、下载安装 redis 数据库，并启动服务端程序，和客户端程序。

1）redis-4.0.2.3 windows 下载：
https://github.com/tporadowski/redis/releases

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2）下载完成后，在 redis 安装目录，双击启动服务端程序 redis-server.exe 和 客户端程序 redis-cli.exe
在这里插入图片描述

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3）在 客户端程序 redis-cli.exe 输入： monitor 时刻监测 服务端。

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3、在子工程（子模块） api_gateway_service 的 pom.xml 中导入 filter 限流 redis 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>spring_cloud_demo</artifactId>
        <groupId>djh.it</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>api_gateway_service</artifactId>

    <dependencies>
        <!-- springcloudgateway 的内部是通过 netty + webflux 实现。
            webflux 实现和 springmvc 存在冲突，需要注销掉父工程中的 web 依赖，在各子模块中导入 web 依赖。
          -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 引入 EurekaClient 依赖坐标 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 配置 SCG 网关 filter 限流 依赖坐标：redis 监控依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 配置 SCG 网关 filter 限流 依赖坐标：redis 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>
<!-- spring_cloud_demo\api_gateway_service\pom.xml -->

4、在子工程 api_gateway_service（子模块）的配置文件 application.yml 中，添加 filter 限流配置。

##  spring_cloud_demo\api_gateway_service\src\main\resources\application.yml

server:
  port: 8088  # 启动端口 命令行注入。
spring:
  application:
    name: api-gateway-service  #spring应用名, # 注意 FeignClient 不支持名字带下划线
  redis:  # 引入 redis
    host: localhost
    pool: 6379
    database: 0
  # 配置 SpringCloudGateway 的路由
  cloud:
    gateway:
      routes:  # 配置路由，路由Id,路由到微服务的 uri, 断言（判断条件）
        - id: product-service   # 保持唯一
#          uri: http://127.0.0.1:9001   # 目标微服务请求地址
          uri: lb://service-product  # lb://  根据微服务名称从注册中心拉取服务请求路径。
          predicates:   # 断言（判断条件）设置
#            - Path=/product/**   # 路由条件 path : 路由路径匹配条件。 # 即：http://localhost:8088/product/1 相当于 http://127.0.0.1:9001/product/1
            - Path=/product-service/**  # 将当前请求转发到 http://127.0.0.1/product/1
          filters:  # 配置路由过滤器 http://localhost:8088/product-service/product/1  --> http://127.0.0.1:9001/product/1
            - name: RequestRateLimiter  # 使用限流过滤器，是 springcloudgateway 提供的
              args:
                key-resolver: '#{@pathKeyResolver}'   # 使用 SqEL 从容器中获取对象
                redis-rate-limiter.replenishRate: 1   # 令牌桶每秒填充平均速率
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 3   # 令牌桶的上限
            - RewritePath=/product-service/(?<segment>.*), /$\{segment}  # 路径重写的过滤器。

#      # 在 gateway 下面 配置自动的根据微服务名称进行路由转发 http://localhost:8088/service-product/product/1
#      discovery:
#        locator:
#          enabled: true  # 开启根据服务名称自动转发
#          lower-case-service-id: true  # 微服务名称已小写形式呈现。

#            - After=xxxxxx  # 路由断言之后匹配。
#            - Before=xxxxxx  # 路由断言之前匹配。
#            - Between=xxxx.xxxx  # 路由断言之间匹配。
#            - Cookie=chocolate, ch.p  # 路由断言 cookie 匹配，此 predicate 匹配给定名称（chocolate）和正则表达式（ch.p）
#            - Header=X-Request-Id, /d+  # 路由断言 Header 匹配，header 名称匹配 X-Request-Id,且正则表达式匹配 /d+
#            - Host=**.somehost.org, **.anotherhost.org  # 路由断言 Host 匹配，匹配 host 主机列表， ** 代表可变参数。
#            - Method=GET  # 路由断言 Method 匹配，匹配的是请求的 HTTP 方法。
#            # - Path=/foo/{segment},/bar/{segment}  # 路由断言匹配，{segment} 为可变参数。
#            - Query=baz   # 或 Query=foo,ba.  # 路由断言 Query 匹配，将请求的参数 param(bax）进行匹配，也可以进行 regexp 正则表达式匹配（参数包含 foo, 并且 foo 的值匹配 ba.）。
#            - RemoteAddr=192.168.1.1/24  # 路由断言 RemoteAddr 匹配，将匹配 192.168.1.1~192.168.1.254 之间的 ip 地址，其中 24 为子网掩码位。

eureka:  # 配置 Eureka
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:9000/eureka/
    instance:
      prefer-ip-address: true  # 使用ip地址注册。

5、在子工程 api_gateway_service（子模块）中，创建 自定义限流规则类 KeyResolverConfiguration.java

/**
 *   spring_cloud_demo\api_gateway_service\src\main\java\djh\it\gateway\KeyResolverConfiguration.java
 *
 *   2024-5-8  创建 自定义限流规则类 KeyResolverConfiguration.java
 */

package djh.it.gateway;

import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Configuration
public class KeyResolverConfiguration {
    /**
     *  编写基于请求路径的限流规则：
     *  方法名需与 application.yml 配置文件中一致
     */
    @Bean
    public KeyResolver pathKeyResolver(){
        //自定义的 KeyResolver
        return new KeyResolver(){
            // ServerWebExchange : 上下文参数
            public Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange){
                return Mono.just( exchange.getRequest().getPath().toString() );
            }
        };
    }
}

6、在子工程 api_gateway_service（子模块）中，注销掉 自定义全局过滤器类 LoginFilter.java

/**
 *   spring_cloud_demo\api_gateway_service\src\main\java\djh\it\gateway\filter\LoginFilter.java
 *
 *   2024-5-7 创建一个自定义全局过滤器类 LoginFilter.java
 *      实现 globalfilter, ordered 接口。
 */

package djh.it.gateway.filter;


import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

//@Component
public class LoginFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    /**
     *  执行过滤器中的业务逻辑
     *      对请求参数中的 access-token 进行判断
     *      如果存在此参数 ：代表已经认证成功。
     *      如果不存在此参数 ：代表认证失败。
     *   ServerWebExchange 对象 : 相当于请求和响应的上下文（类似 zuul 中的 RequestContext 对象）
     */
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("执行了自定义的全局过滤器");
        //1.获取请求参数 access-token
        String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("access-token");
        //2.判断是否存在 token
        if(token == null){
            //3.如果不存在 token 代表认证失败，请求结束。
            System.out.println("没有登录");
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();  //请求结束
        }
        //4.如果存在 token 参数，继续向下执行
        return chain.filter(exchange);  //继续向下执行
    }

    /**
     *  指定过滤器的执行顺序，返回值越小，执行优先级越高。
     */
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

7、重新启动 父工程 spring_cloud_demo 下 全部子项目（eureka,product,order,gateway）的启动类，进行测试：

1）浏览器地址栏输入（正常访问）：
http://localhost:8088/product-service/product/1 就转发到 http://127.0.0.1:9001/product/1

在这里插入图片描述

2）浏览器地址栏输入（多次连击，触发限流，就不能正常访问了）：
http://localhost:8088/product-service/product/1 就转发到 http://127.0.0.1:9001/product/1

在这里插入图片描述

3）查看 redis-cli.exe 客户端程序，如下：

在这里插入图片描述

8、在子工程 api_gateway_service（子模块）中，修改 自定义限流规则类 KeyResolverConfiguration.java 添加 基于请求 参数 的限流规则的方法：

/**
 *   spring_cloud_demo\api_gateway_service\src\main\java\djh\it\gateway\KeyResolverConfiguration.java
 *
 *   2024-5-8  创建 自定义限流规则类 KeyResolverConfiguration.java
 */

package djh.it.gateway;

import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Configuration
public class KeyResolverConfiguration {
    /**
     *  编写基于请求路径的限流规则：
     *  方法名需与 application.yml 配置文件中一致
     */
//    @Bean
    public KeyResolver pathKeyResolver(){
        //自定义的 KeyResolver
        return new KeyResolver(){
            // ServerWebExchange : 上下文参数
            public Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange){
                return Mono.just( exchange.getRequest().getPath().toString() );
            }
        };
    }

    /**
     *  编写 基于请求 参数 的限流规则的方法：
     *  注意：多个规则有可能冲突，需注销掉上面规则。
     *  请求参数，如：abc ? userId=1
     */
    @Bean
    public KeyResolver userKeyResolver(){
        //自定义的 KeyResolver
        return exchange -> Mono.just(
            exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("userId")  //基于请求参数
            //exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("X-Forwarded-For")  //基于请求ip
        );
    }
}

9、在子工程 api_gateway_service（子模块）中，修改 application.yml 配置文件，

添加 key-resolver: ‘#{@userKeyResolver}’ # 使用 SqEL 从容器中获取对象（基于请求 参数 的限流规则）

##  spring_cloud_demo\api_gateway_service\src\main\resources\application.yml

server:
  port: 8088  # 启动端口 命令行注入。
spring:
  application:
    name: api-gateway-service  #spring应用名, # 注意 FeignClient 不支持名字带下划线
  redis:  # 引入 redis
    host: localhost
    pool: 6379
    database: 0
  # 配置 SpringCloudGateway 的路由
  cloud:
    gateway:
      routes:  # 配置路由，路由Id,路由到微服务的 uri, 断言（判断条件）
        - id: product-service   # 保持唯一
#          uri: http://127.0.0.1:9001   # 目标微服务请求地址
          uri: lb://service-product  # lb://  根据微服务名称从注册中心拉取服务请求路径。
          predicates:   # 断言（判断条件）设置
#            - Path=/product/**   # 路由条件 path : 路由路径匹配条件。 # 即：http://localhost:8088/product/1 相当于 http://127.0.0.1:9001/product/1
            - Path=/product-service/**  # 将当前请求转发到 http://127.0.0.1/product/1
          filters:  # 配置路由过滤器 http://localhost:8088/product-service/product/1  --> http://127.0.0.1:9001/product/1
            - name: RequestRateLimiter  # 使用限流过滤器，是 springcloudgateway 提供的
              args:
#                key-resolver: '#{@pathKeyResolver}'   # 使用 SqEL 从容器中获取对象（基于请求路径的限流规则）
                key-resolver: '#{@userKeyResolver}'   # 使用 SqEL 从容器中获取对象（基于请求 参数 的限流规则）

                redis-rate-limiter.replenishRate: 1   # 令牌桶每秒填充平均速率
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 3   # 令牌桶的上限
            - RewritePath=/product-service/(?<segment>.*), /$\{segment}  # 路径重写的过滤器。

#      # 在 gateway 下面 配置自动的根据微服务名称进行路由转发 http://localhost:8088/service-product/product/1
#      discovery:
#        locator:
#          enabled: true  # 开启根据服务名称自动转发
#          lower-case-service-id: true  # 微服务名称已小写形式呈现。

#            - After=xxxxxx  # 路由断言之后匹配。
#            - Before=xxxxxx  # 路由断言之前匹配。
#            - Between=xxxx.xxxx  # 路由断言之间匹配。
#            - Cookie=chocolate, ch.p  # 路由断言 cookie 匹配，此 predicate 匹配给定名称（chocolate）和正则表达式（ch.p）
#            - Header=X-Request-Id, /d+  # 路由断言 Header 匹配，header 名称匹配 X-Request-Id,且正则表达式匹配 /d+
#            - Host=**.somehost.org, **.anotherhost.org  # 路由断言 Host 匹配，匹配 host 主机列表， ** 代表可变参数。
#            - Method=GET  # 路由断言 Method 匹配，匹配的是请求的 HTTP 方法。
#            # - Path=/foo/{segment},/bar/{segment}  # 路由断言匹配，{segment} 为可变参数。
#            - Query=baz   # 或 Query=foo,ba.  # 路由断言 Query 匹配，将请求的参数 param(bax）进行匹配，也可以进行 regexp 正则表达式匹配（参数包含 foo, 并且 foo 的值匹配 ba.）。
#            - RemoteAddr=192.168.1.1/24  # 路由断言 RemoteAddr 匹配，将匹配 192.168.1.1~192.168.1.254 之间的 ip 地址，其中 24 为子网掩码位。

eureka:  # 配置 Eureka
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:9000/eureka/
    instance:
      prefer-ip-address: true  # 使用ip地址注册。

在这里插入图片描述

10、重新启动 父工程 spring_cloud_demo 下 全部子项目（eureka,product,order,gateway）的启动类，进行测试：

1）浏览器地址栏输入（无参数，不能正常访问）：
http://localhost:8088/product-service/product/1 就转发到 http://127.0.0.1:9001/product/1

在这里插入图片描述

2）浏览器地址栏输入（带参数，正常访问）：
http://localhost:8088/product-service/product/1?userId=1 就转发到 http://127.0.0.1:9001/product/1

在这里插入图片描述

3）浏览器地址栏输入（带参数访问，多次连击，触发限流，就不能正常访问了）：
http://localhost:8088/product-service/product/1?userId=1 就转发到 http://127.0.0.1:9001/product/1

在这里插入图片描述

4）查看 redis-cli.exe 客户端程序，如下：

在这里插入图片描述

上一节关联链接请点击
# 从浅入深 学习 SpringCloud 微服务架构（十一）–SpringCloudGateWay（2）

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哈喽大家好&#xff0c;最近发现大家在高通chipcode网站上下载不了代码&#xff0c;小编一直使用git的方式获取新版本代码&#xff0c;没有遇到什么阻碍。于是小编到新主机上尝试下载代码的压缩包和git代码&#xff0c;都遇到了问题。由于压缩包是高通自己处理卡住了&#xff0…
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SpringCloud微服务之Eureka、Ribbon、Nacos详解

SpringCloud微服务之Eureka、Ribbon、Nacos详解

SpringCloud微服务之Eureka、Ribbon、Nacos详解 1、认识微服务1.1、单体架构1.2、分布式架构1.3、微服务1.4、SpringCloud 2、服务拆分与远程调用2.1、服务拆分的原则2.2、服务拆分示例2.2、提供者与消费者 3、Eureka注册中心3.1、Eureka的结构和作用3.2、搭建eureka-server3.2…
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如何把音乐的原声调小？调整音频大小的方法你知道吗？

如何把音乐的原声调小？调整音频大小的方法你知道吗？

调节音频声音的大小是一项常见的音频处理任务&#xff0c;无论是在家庭娱乐、工作学习还是专业音频制作中&#xff0c;都是必不可少的技能。通过调节音频声音的大小&#xff0c;我们可以更好地控制音频的质量和听感&#xff0c;以满足不同的需求和环境。首先&#xff0c;我们需…
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防火墙技术基础篇：什么是包过滤技术

防火墙技术基础篇：什么是包过滤技术

什么是防火墙包过滤技术 当数据在网络中传输时&#xff0c;它们被分割成小的单元&#xff0c;称为数据包。防火墙的包过滤是一种基本的网络安全技术&#xff0c;用于检查这些数据包并根据预定义的规则决定是否允许它们通过防火墙。 防火墙包过滤是一种关键的网络安全技术&am…
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ENVI拓展工具资源去哪里找

ENVI拓展工具资源去哪里找

ENVI拓展工具资源去哪里找&#xff1f; 文章目录 ENVI拓展工具资源去哪里找&#xff1f;前言网站&#xff08;链接见文末&#xff09;ENVI应用商店&#xff08;App Store&#xff09;ENVI官方提供第三方制作自己制作 总结参考 前言 ENVI 拓展工具是指 ENVI 软件的扩展功能或插…
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【微信小程序开发】微信小程序、大前端之flex布局方式详细解析

【微信小程序开发】微信小程序、大前端之flex布局方式详细解析

✨✨ 欢迎大家来到景天科技苑✨✨ &#x1f388;&#x1f388; 养成好习惯&#xff0c;先赞后看哦~&#x1f388;&#x1f388; &#x1f3c6; 作者简介&#xff1a;景天科技苑 &#x1f3c6;《头衔》&#xff1a;大厂架构师&#xff0c;华为云开发者社区专家博主&#xff0c;…
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力扣HOT100 - 35. 搜索插入位置

力扣HOT100 - 35. 搜索插入位置

解题思路&#xff1a; 二分法模板 class Solution {public int searchInsert(int[] nums, int target) {int left 0;int right nums.length - 1;while (left < right) {int mid left ((right - left) >> 1);if (nums[mid] target)return mid;else if (nums[mid…
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自动化脚本如何有效防检测、防风控？

自动化脚本如何有效防检测、防风控？

我们在编写自动化脚本过程中经常会出现被app检测到&#xff0c;有的甚至会被风控&#xff0c;遇到这类问题如何有效应对呢&#xff1f;本人长期从事自动化脚本领域工作&#xff0c;从早期的按键精灵&#xff0c;到autojs&#xff0c;到现代的冰狐智能辅助&#xff0c;积累的不少…
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现货黄金今日行情分析：昨日高低点法

现货黄金今日行情分析：昨日高低点法

进行交易之前&#xff0c;投资者要对现货黄金今日行情进行一波分析&#xff0c;我们交易决策应该建立在合理分析的基础之上。那么打开市场交易软件看到现货黄金今日行情之后&#xff0c;该如何着手进行分析呢&#xff1f;下面我们就来讨论一下具体的方法。 要进行现货黄金今日行…
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《大疆二次开发》EMQX和MQTT部署

《大疆二次开发》EMQX和MQTT部署

EMQX 服务器 基础知识 概念 EMQX (Erlang/Enterprise/Elastic MQTT Broker) &#xff1b;EMQ/EMQX就是MQTT Broker的一种实现&#xff1b;一款开源的大规模分布式 MQTT 消息服务器&#xff0c;功能丰富&#xff0c;专为物联网和实时通信应用而设计&#xff1b;支持多种协议&…
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.Net MAUI 搭建Android 开发环境

.Net MAUI 搭建Android 开发环境

一、 安装最新版本 VS 2022 安装时候选择上 .Net MAUI 跨平台开发 二、安装成功后，创建 .Net MAUI 应用 三、使用 VS 自带的 Android SDK 下载 ，Android镜像、编译工具、加速工具 四、使用Vs 自带的 Android Avd 创建虚拟机 五、使用 Android 手机真机调试
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