springCloud --- 初级篇(2)

贪挽懒月

发布于 2020-06-08 12:03:43

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发布于 2020-06-08 12:03:43

文章被收录于专栏：JavaEEJavaEE

本系列笔记涉及到的代码在GitHub上，地址：https://github.com/zsllsz/cloud

本文涉及知识点：

注册中心consul；
eureka、zookeeper和consul的比较；
服务调用之Ribbon；
服务调用之openfeign；

一、服务的注册与发现之consul

1、consul是什么？ consul可以做服务的注册与发现，和eureka、zookeeper类似，也能做配置管理，zookeeper也能做配置管理。由go语言开发，和eureka一样有web可视化界面。

可以参考https://www.springcloud.cc/spring-cloud-consul.html，有安装和使用文档。

2、安装和运行consul:

https://learn.hashicorp.com/consul/getting-started/install，官网这里有安装的视频教程。
下载后解压，比如我的解压目录是 /opt/consul，解压后里面只有一个consul文件。
执行echo PATH命令查看哪些目录加到环境变量中了，如果你的/opt/consul目录没有加到环境变量中，那么要执行export PATH=PATH:/opt/consul将该目录加到环境变量中。
然后执行consul --version，如果显示版本信息，则安装成功。
执行consul agent -dev -client 0.0.0.0 -ui，表示使用开发者模式启动；执行consul agent -server -data-dir /opt/consul -client 0.0.0.0 -ui表示以服务模式启动。
访问虚拟机ip:8500，就会出现consul的ui界面，如下：

consul启动成功

3、springcloud整合consul：

建一个名为cloud-providerconsul-payment8005的module
改pom，pom文件和8004的差不多，只不过是将zookeeper的依赖换成了consul。

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator </artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        </dependency>
        <!-- consul -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
        </dependency>
</dependencies>

写yml：

server:
  port: 8005
  
spring:
  application:
    name: consul-provider-payment
  #consul相关配置
  cloud:
    consul:
      host: 192.168.0.104
      port: 8500
      discovery:
        service-name: ${spring.application.name}

主启动类，和以前的一样，就是两个注解：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class PaymentMain80065{

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(PaymentMain8006.class, args);
    }
}

controller：

@RestController
@RequestMapping("/payment")
public class PaymentController {
    @Value("${server.port}")
    private String port;

    @GetMapping("/consul")
    public String paymentzk() {
        return "该服务端口号为：" + port;
    }
}

启动该项目，然后再刷新consul的web页面，看到如下效果则该服务成功注册到了consul中。

服务成功注册到consul

接下来就消费端：

新建一个名为cloud-consumerconsul-order80的module
pom文件：和8005差不多，主要依赖也就是consul。
yml文件：和8005也差不多，就是服务名和端口不一样。
主启动类：和其他order80一样，就是那两个注解。
config：配置restTemplate的，和其他order80的一样。
controller：和consumerzk-order80的一样，只是调用地址变成了payment8005的服务名。

最后启动payment8005和consumerconsul-order80，可以看到consul的web页面有两个我们自己的这两个服务，并且访问order80可以成功调用到payment8005。

成功调用

4、整合可能遇到的问题：

consul web页面的service checks报错，一个红叉：可以访问consul所在机器的 ip:8500/v1/agent/checks，会返回一个json串，看看json串中output字段的信息。如果信息为找不到域名，看看你的host文件是否有映射，把映射给去掉；如果是找不到IP，你可以自己先访问一下 localhost:服务端口/actuator/health，看看能否正确返回。

二、eureka、zookeeper和consul的比较

1、CAP理论：

C：强一致性，不同节点之间数据必须一致，不一致就报错
A：可用性，优先保证系统可用，即使不同节点之间数据不一致也不会报错
P：分区容错性，集群中的多台服务器，某一台宕机了，其他服务器依然能够正常提供服务。分布式架构一定要满足该点，不然和单点架构有什么区别。

综上，CAP三者最多只能满足两个，且P是必须有的，因此要么是AP，要么是CP。

2、eureka、zookeeper、consul在CAP理论中的区别：

eureka：AP，因为当某个服务宕机了，eureka并不会立即将该服务干掉，依旧会保留一段时间，这就是之前说的eureka自我保护机制。
zookeeper：CP，某个服务出现故障了，立即将该服务除名。
consul：CP，和zookeeper一样。

三、服务的负载与调用之Ribbon

1、是什么？ 是一套实现远程调用和负载均衡的客户端工具。之前我们在客户端order80调用服务端payment8001和payment8002是直接通过RestTemplate来实现的，而Ribbon呢，其实就是负载均衡 + RestTemplate。目前Ribbon也进入了维护模式，不晓得后面后续还会不会更新。

2、能干嘛？ 上面说了主要是做服务调用和负载均衡（Load balance，简称LB）。关于负载均衡可能大家会想到nginx的负载均衡，有什么区别呢？

nginx的LB：服务端的LB，也叫集中式LB。
Ribbon的LB：客户端的LB，也叫进程内LB。

也就是说，我有3个order80，部署在三台服务器，现有15个用户访问order80，nginx挡在最前面，通过负载均衡算法，让这15个请求分摊到这3台服务器上，这就是nginx干的事。然后order80需要调用payment8001，payment8001也在3台服务器上部署着，order80具体调用哪台服务器上的payment8001，这就通过Ribbon来搞定。

3、怎么用？ (1)：引入依赖：本案例是集合eureka的，我们用的eureka-client的依赖就已经包含Ribbon了，所以不需要额外的依赖。

(2)：RestTemplate的xxxForObject方法和xxxForEntity方法的区别：

xxxForObject方法就是将响应体中的数据转成对象，返回的就是一个对象的json；
xxxForEntity方法返回的数据除了响应体还包含了响应头、响应状态码等信息。

之前用的是xxxForObject方法，xxxForEntity用法如下：

@GetMapping("/payment/get/info/{id}")
public JsonResult<Payment> getPaymentInfo(@PathVariable("id") Long id){
    return restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL + "/payment/" + id, JsonResult.class).getBody();
}

这个方法和getForObject将会是一样的效果，因为我最后只是get了body。

4、Ribbon负载均衡：

RoundRobinRule：轮询
RandomRule：随机
RetryRule：先按照轮询方式，如果轮询到某个服务失败了，将会在指定时间内进行重试
WeightedResponseTimeRule：对轮询的扩展，响应速度越快的权重越大，被选择的机会越大
BestAvailableRule：会先过滤经常出问题的服务，然后选择一个最闲的服务
AvailabilityFilteringRule：先过滤故障实例，再选择并发量最小的
ZoneAvoidanceRule：默认规则，复合判断server所在区域的性能和server可用性选择服务器

5、如何选择负载均衡算法？ 下面就修改和eureka集成的那个order80，来选择Ribbon的LB算法。 注意：Ribbon的配置类不能放在与springboot启动类同级的包或者子包下，必须要让@SpringBootApplication注解扫描不到。

新建配置类：

@Configuration
public class MyRibbonRule {
    // 随机
    @Bean
    public IRule randRule() {
        return new RandomRule();
    }
}

在启动类上加上如下注解：

@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE",configuration=MyRibbonRule.class)

这样就ok了，负载均衡算法就变成了随机。在上面讲了Ribbon自带有7中算法，在配置类中new对应的类即可。

6、手写Ribbon负载均衡算法：

Ribbon负载均衡原理：轮询算法的原理如下：

实际调用的服务器位置下标 = 接口第几次请求数 % 服务集群数

比如我们现在有payment8001和payment8002，那么服务集群数就是2，第1次请求时，1 % 2 = 1，实际调用的就是1号服务器；第2次请求时，2 % 2 = 0，实际调用的就是0号服务器。如果服务器重启了，那么就会开始新的一轮轮询。

手写Ribbon负载均衡算法：首先我们把RestTemplate配置类中的@LoadBalanced注释掉，因为注释掉就无法使用Ribbon的LB算法了，才能证明我们自己写的生效了。

@Component
public class MyLb implements LoadBalancer{
    
    private AtomicInteger ainteger = new AtomicInteger(0);
    
    private final int getAndIncrement() {
        int current;
        int next;
        // 这里用到的是自旋锁，CAS
        do {
            current = this.ainteger.get();
            next = current >= Integer.MAX_VALUE ? 0 : (current + 1);
        } while(!this.ainteger.compareAndSet(current, next));
        System.out.println("next的值===========" + next);
        return next;
    }

    @Override
    public ServiceInstance instance(List<ServiceInstance> serviceInstances) {
        int index = getAndIncrement() % serviceInstances.size();
        return serviceInstances.get(index);
    }

}

getAndIncrement方法：这个方法采用了自旋锁，运行情况如下

// ==================== 第一轮开始 ===================
ainteger = 0，
current = aintegere = 0，
next = current + 1 = 1
ainteger调用compareAndSet方法，期望值是0，更新值是1，
此时ainteger内存值是0等于期望值，所以成功将ainteger改为1
该方法返回true，取反就是false，因此跳出循环，将next = 1 返回，第一轮结束。
// ==================== 第二轮开始 ===================
ainteger = 1,
current = ainteger = 1,
next = current + 1 = 2,
ainteger调用compareAndSet方法，期望值是1，更新值是2，
此时ainteger内存值是1等于期望值，所以成功将ainteger改为2
该方法返回true，取反就是false，因此跳出循环，将next = 2 返回，第二轮结束。

所以该方法就是第一次调用就返回1，第二次调用就返回2……

instance方法：暂定我们服务数量是2，运行情况如下

// =================== 第一轮开始 ====================
index = 1 % 2 = 1,
返回1号服务实例
// =================== 第二轮开始 ====================
index = 2 % 2 = 0,
返回0号服务实例
// =================== 第三轮开始 ====================
index = 3 % 2 = 1,
返回1号服务实例
……

所以这两个方法就实现了轮询，接下来看在controller中如何用：

@Autowired
private LoadBalancer loadBalancer;
@Autowired
private DiscoveryClient discoveryClient;
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;

@GetMapping("/payment/get/lb/{id}")
public JsonResult<Payment> getPaymentlb(@PathVariable("id") Long id){
    List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
    if (instances.isEmpty()) {
        return null;
    }
    ServiceInstance service = loadBalancer.instance(instances);
    return restTemplate.getForEntity(service.getUri() + "/payment/" + id, JsonResult.class).getBody();
}

这样就自己实现了轮询算法。

四、服务的负载与调用之OpenFeign

1、是什么？ 可以理解为就是基于Ribbon又做了一层封装。以前是Ribbon + RestTemplate，OpenFeign相当于封装了它们俩，我们使用时就直接用OpenFeign的注解即可。

2、怎么用？ 新建一个consumer-feign-order80的module，用openfeigh做服务的负载与调用，用eureka做服务的注册与发现。

pom.xml：

<!-- eureka client -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
<!-- openfeign -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

引入openfeign后，发现它的包下有ribbon，进一步说明了openfeign就是基于ribbon再封装的。

yml：

server:
  port: 80

eureka:
  client:
    register-with-eureka: false #不把该项目注册进eureka了
    service-url:
       defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka,http://eureka7002.com:7002/eureka

主启动类：

@SpringBootApplication
@EnableFeignClients // 激活openfeign
public class OrderFeignMain80 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(OrderFeignMain80.class, args);
    }
}

service：在这个service中，我们就去调用8001的controller，需要用8001controller中的哪个方法我们就调用哪个，并且参数那些都要和8001controller中的一致。写法如下：

@FeignClient(value = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE") // 8001的微服务名称
public interface PaymentFeignService {
    @GetMapping(value = "/payment/{id}")
    JsonResult<Payment> getPaymentById(@PathVariable("id") Long id);
}

加上@FeignClient，value就是8001的微服务名称，然后这个方法就是8001controller中对应的方法。注意路径要写对，不然就会404了。

controller： controller中就直接调用service就好了。

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderFeignController {

    @Autowired
    private PaymentFeignService pfService;
    
    @GetMapping("/{id}")
    public JsonResult<Payment> getPaymentById(@PathVariable("id") Long id){
        return pfService.getPaymentById(id);
    }
}

最后访问localhost/order/1，也可以成功返回数据。

调用成功

3、openfeign超时控制： order80中通过openfeign去调用payment8001，可能8001处理这个业务需要3秒钟，但是order80等待了1秒钟（openfeign默认就是等待1秒钟）发现还没返回，它就认为失败了，然后就报超时的错误。

演示超时的情况： 8001和8002的controller中，在return结果之前让线程睡3秒钟。

try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}

然后再通过localhost/order/1去访问，就会发现返回超时错误：

调用超时

默认等1秒钟，但是如果服务端处理确实1秒钟不能完成，那么我们就需要在order80的配置文件钟配置这个超时时间。所以order80的yml就变成了下面这个亚子：

server:
  port: 80
  
eureka:
  client:
    register-with-eureka: false #不把该项目注册进eureka了
    service-url:
       defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka,http://eureka7002.com:7002/eureka
       
ribbon:
  # 建立连接后从服务器获取可用资源的时间
  ReadTimeout: 5000
  # 建立连接所有的时间
  ConnectTimeout: 5000

再次访问localhost/order/1，就会发现可以访问了。注意，在yml中加ribbon的超时控制配置时，ide没有提示是正常的，不要以为没有提示就是没有该属性。

4、openfeign的日志打印： openfeign提供了日志打印功能，从而让我们了解到调用细节。我们可以对日志级别进行配置，它提供了以下日志级别：

NONE：不打印任何日志
BASIC：仅记录请求方法、URL、响应码和执行时间
HEADERS：除了BASIC的信息，还有请求和响应的头信息
FULL：除了HEADERS中定义的信息之外，还有请求和响应的正文以及元数据

配置方法：

配置bean：

@Configuration
public class FeignConfig {
    @Bean
    Logger.Level feignLoggerLevel(){
        return Logger.Level.FULL;
    }
}

在yml中开启openfeign的日志：

logging:
  level:
    # openfeign日志以什么级别监控哪个接口
    com.zhusl.springcloud.service.PaymentFeignService: debug

现在这样配置就表示以debug级别监控PaymentFeignService的FULL日志。

五、初级篇总结：

1、服务的注册与发现：

eureka：不需要自己安装应用，只需要新建服务当作eureka server，其他的服务当作eureka client主机进server即可。CAP理论中的AP，优先保证可用性。
zookeeper：需要自己安装zookeeper应用，CAP理论中的CP，优先保证数据的强一致性。
consul：也需要安装应用，也是保证CAP中的AP。

2、服务负载与调用：