架构-微服务-服务治理

文章目录

前言
一、服务治理介绍
- 1. 什么是服务治理
- 2. 常见的注册中心
二、nacos简介
三、nacos实战入门
- 1. 搭建nacos环境
- 2. 将商品微服务注册到nacos
- 3. 将订单微服务注册到nacos
四、实现服务调用的负载均衡
- 1. 什么是负载均衡
- 2. 自定义实现负载均衡
- 3. 基于Ribbon实现负载均衡
五、基于Feign实现服务调用
- 1. 什么是Feign
- 2. Feign的使用

前言

服务治理‌--Nacos Discovery‌

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。

一、服务治理介绍

1. 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。

服务治理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：

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
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
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

2. 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。

注册中心对比汇总

二、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。

三、nacos实战入门

接下来，我们就在现有的环境中加入nacos，并将我们的两个微服务注册上去。

1. 搭建nacos环境

第1步: 安装nacos

下载地址: https://github.com/alibaba/nacos/releases
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

nacos

2. 将商品微服务注册到nacos

接下来开始修改 shop-product 模块的代码，将其注册到nacos服务上

在pom.xml中添加nacos的依赖

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

在主类上添加@EnableDiscoveryClient注解

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class ProductApplication

在application.yml中添加nacos服务的地址

spring:
	cloud:
		nacos:
			discovery:
				server-addr: 127.0.0.1:8848

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

nacos服务注册

3. 将订单微服务注册到nacos

接下来开始修改 shop_order 模块的代码，将其注册到nacos服务上

在pom.xml中添加nacos的依赖

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

在主类上添加@EnableDiscoveryClient注解

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class OrderApplication

在application.yml中添加nacos服务的地址

spring:
	cloud:
		nacos:
			discovery:
				server-addr: 127.0.0.1:8848

修改OrderController，实现微服务调用

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
	
	@Autowired
	private RestTemplate restTemplate;
	
	@Autowired
	private OrderService orderService;
	
	@Autowired
	private DiscoveryClient discoveryClient;
	
	//准备买1件商品
	@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");
		
		//从nacos中获取服务地址
		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);
		
		//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));
		
		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.save(order);
		
		return order;
	}
}

DiscoveryClient是专门负责服务注册和发现的，我们可以通过它获取到注册到注册中心的所有服务

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，然后通过访问消费者服务验证调用是否成功

nacos服务注册

四、实现服务调用的负载均衡

1. 什么是负载均衡

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
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。

2. 自定义实现负载均衡

通过idea再启动一个 shop-product 微服务，设置其端口为8082

自定义负载均衡
2. 通过nacos查看微服务的启动情况

nacos服务启动
3. 修改 shop-order 的代码，实现负载均衡

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
	
	@Autowired
	private RestTemplate restTemplate;
	
	@Autowired
	private OrderService orderService;
	
	@Autowired
	private DiscoveryClient discoveryClient;
	
	//准备买1件商品
	@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");
	
	//从nacos中获取服务地址
	//自定义规则实现随机挑选服务
	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);
	
	//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));
	
	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.save(order);
	
	return order;
	}
}

启动两个服务提供者和一个服务消费者，多访问几次消费者测试效果

负载均衡测试

3. 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：修改服务调用的方法

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {

	@Autowired
	private RestTemplate restTemplate;
	
	@Autowired
	private OrderService orderService;
	
	//准备买1件商品
	@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");
	
	//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));
	
	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.save(order);
	
	return order;
	}
}

Ribbon支持的负载均衡策略

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, 具体的负载策略如下图所示:

策略名	策略描述	实现说明
BestAvailableRule	选择一个最小的并发请求的server	逐个考察Server，如果Server被tripped了，则忽略，在选择其中ActiveRequestsCount最小的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）	使用一个AvailabilityPredicate来包含过滤server的逻辑，其实就就是检查status里记录的各个server的运行状态
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。	一个后台线程定期的从status里面读取评价响应时间，为每个server计算一个weight。Weight的计算也比较简单responsetime 减去每个server自己平均的responsetime是server的权重。当刚开始运行，没有形成statas时，使用roubine策略选择server。
RetryRule	对选定的负载均衡策略机上重试机制。	在一个配置时间段内当选择server不成功，则一直尝试使用subRule的方式选择一个可用的server
RoundRobinRule	轮询方式轮询选择server	轮询index，选择index对应位置的server
RandomRule	随机选择一个server	在index上随机，选择index对应位置的server
ZoneAvoidanceRule	复合判断server所在区域的性能和server的可用性选择server	使用ZoneAvoidancePredicate和AvailabilityPredicate来判断是否选择某个server，前一个判断判定一个zone的运行性能是否可用，剔除不可用的zone（的所有server），AvailabilityPredicate用于过滤掉连接数过多的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

五、基于Feign实现服务调用

1. 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。

2. Feign的使用

加入Fegin的依赖

<!--fegin组件-->
<dependency>
	<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
	<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

在主类上添加Fegin的注解

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients//开启Fegin
public class OrderApplication {}

创建一个service，并使用Fegin实现微服务调用

@FeignClient("service-product")//声明调用的提供者的name
public interface ProductService {
	//指定调用提供者的哪个方法
	//@FeignClient+@GetMapping 就是一个完整的请求路径 http://serviceproduct/product/{pid}
	@GetMapping(value = "/product/{pid}")
	Product findByPid(@PathVariable("pid") Integer pid);
}

修改controller代码，并启动验证

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {

	@Autowired
	private OrderService orderService;
	
	@Autowired
	private ProductService productService;
	
	//准备买1件商品
	@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");
		
		//通过fegin调用商品微服务
		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.save(order);
		
		return order;
	}
}