SpringCloud之eureka
认识微服务
随着互联网行业的发展，对服务的要求也越来越高，服务架构也从单体架构逐渐演变为现在流行的微服务架构。这些架构之间有怎样的差别呢？
单体架构
单体架构：将业务的所有功能集中在一个项目中开发，打成一个包部署。
单体架构的优缺点如下：
优点：
- 架构简单
- 部署成本低
缺点：
- 耦合度高（维护困难、升级困难）
分布式架构
分布式架构：根据业务功能对系统做拆分，每个业务功能模块作为独立项目开发，称为一个服务。
分布式架构的优缺点：
优点：
- 降低服务耦合
- 有利于服务升级和拓展
缺点：
- 服务调用关系错综复杂
分布式架构虽然降低了服务耦合，但是服务拆分时也有很多问题需要思考：
- 服务拆分的粒度如何界定？
- 服务之间如何调用？
- 服务的调用关系如何管理？
人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构。
微服务
微服务的架构特征：
- 单一职责：微服务拆分粒度更小，每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责
- 自治：团队独立、技术独立、数据独立，独立部署和交付
- 面向服务：服务提供统一标准的接口，与语言和技术无关
- 隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题
微服务的上述特性其实是在给分布式架构制定一个标准，进一步降低服务之间的耦合度，提供服务的独立性和灵活性。做到高内聚，低耦合。
因此，可以认为微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案 。
但方案该怎么落地？选用什么样的技术栈？全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案。
其中在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了。
SpringCloud
SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务框架。官网地址：https://spring.io/projects/spring-cloud。
SpringCloud集成了各种微服务功能组件，并基于SpringBoot实现了这些组件的自动装配，从而提供了良好的开箱即用体验。
其中常见的组件包括：
另外，SpringCloud底层是依赖于SpringBoot的，并且有版本的兼容关系，如下：
服务拆分和远程调用
任何分布式架构都离不开服务的拆分，微服务也是一样。
服务拆分原则
这里我总结了微服务拆分时的几个原则：
- 不同微服务，不要重复开发相同业务
- 微服务数据独立，不要访问其它微服务的数据库
- 微服务可以将自己的业务暴露为接口，供其它微服务调用
服务拆分示例
前往github获取spring-cloud-demo工程https://github.com/roydonGuo/Spring-Cloud-Demo。
spring-cloud-demo：父工程，管理依赖
- order-service：订单微服务，负责订单相关业务
- user-service：用户微服务，负责用户相关业务
要求：
- 订单微服务和用户微服务都必须有各自的数据库，相互独立
- 订单服务和用户服务都对外暴露Restful的接口
- 订单服务如果需要查询用户信息，只能调用用户服务的Restful接口，不能查询用户数据库
首先，将github工程中提供的cloud-order.sql和cloud-user.sql导入到mysql中：
cloud-user表中初始数据如下：
cloud-order表中初始数据如下：
cloud-order表中持有cloud-user表中的id字段。
启动后查看service中的服务。若无service栏，可alt+F8启用。
实现远程调用案例
在order-service服务中，有一个根据id查询订单的接口：
根据id查询订单，返回值是Order对象，如图：其中的user为null
在user-service中有一个根据id查询用户的接口：
查询的结果如图：
案例需求：
修改order-service中的根据id查询订单业务，要求在查询订单的同时，根据订单中包含的userId查询出用户信息，一起返回。
因此，我们需要在order-service中 向user-service发起一个http的请求，调用http://localhost:8081/user/{userId}这个接口。
大概的步骤是这样的：
- 注册一个RestTemplate的实例到Spring容器
- 修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法，根据Order对象中的userId查询User
- 将查询的User填充到Order对象，一起返回
注册RestTemplate
在项目中，当我们需要远程调用一个 HTTP 接口时，我们经常会用到 RestTemplate 这个类。这个类是 Spring 框架提供的一个工具类。
首先，我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中，注册RestTemplate实例：
@MapperScan("com.roydon.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
}
@Bean
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
}实现远程调用
修改order-service服务中业务层的queryOrderById方法：
@Service
public class OrderService {
@Resource
private OrderMapper orderMapper;
@Resource
private RestTemplate restTemplate;
public Order queryOrderById(Long orderId) {
// 1.查询订单
Order order = orderMapper.findById(orderId);
// 2.利用Bean注册的RestTemplate发起http请求，查询用户
String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
// 3.封装user到order
order.setUser(user);
// 4.返回
return order;
}
}重启服务调用查询订单接口：user实体成功封装进order实体。
提供者与消费者
在服务调用关系中，会有两个不同的角色：
服务提供者：一次业务中，被其它微服务调用的服务。（提供接口给其它微服务）
服务消费者：一次业务中，调用其它微服务的服务。（调用其它微服务提供的接口）
但是，服务提供者与服务消费者的角色并不是绝对的，而是相对于业务而言。
如果服务A调用了服务B，而服务B又调用了服务C，服务B的角色是什么？
- 对于A调用B的业务而言：A是服务消费者，B是服务提供者。
- 对于B调用C的业务而言：B是服务消费者，C是服务提供者。
因此，服务B既可以是服务提供者，也可以是服务消费者。
Eureka注册中心
假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例，如图：
思考几个问题：
- order-service在发起远程调用的时候，该如何得知user-service实例的ip地址和端口？
- 有多个user-service实例地址，order-service调用时该如何选择？
- order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康，是不是已经宕机？
Eureka的结构和作用
这些问题都需要利用SpringCloud中的注册中心来解决，其中最广为人知的注册中心就是Eureka，其结构如下：
回答之前的各个问题。
问题1：order-service如何得知user-service实例地址？
获取地址信息的流程如下：
- user-service服务实例启动后，将自己的信息注册到eureka-server（Eureka服务端）。这个叫服务注册。
- eureka-server保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系。
- order-service根据服务名称，拉取实例地址列表。这个叫服务发现或服务拉取。
问题2：order-service如何从多个user-service实例中选择具体的实例？
- order-service从实例列表中利用负载均衡算法选中一个实例地址。
- 向该实例地址发起远程调用。
问题3：order-service如何得知某个user-service实例是否依然健康，是不是已经宕机？
- user-service会每隔一段时间（默认30秒）向eureka-server发起请求，报告自己状态，称为心跳。
- 当超过一定时间没有发送心跳时，eureka-server会认为微服务实例故障，将该实例从服务列表中剔除。
- order-service拉取服务时，就能将故障实例排除了。
注意：一个微服务，既可以是服务提供者，又可以是服务消费者，因此eureka将服务注册、服务发现等功能统一封装到了eureka-client端
因此，接下来我们动手实践的步骤包括：
搭建eureka-server
首先注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的微服务
创建eureka-server服务
在cloud-demo父工程下，创建一个子模块：eureka-server
引入eureka依赖
引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖：
<!-- eureka 服务端 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>编写启动类
给eureka-server服务编写启动类添加@EnableEurekaServer注解开启eureka的注册中心功能：
@EnableEurekaServer
@SpringBootApplication
public class EurekaApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
}
}编写配置文件
编写一个application.yml文件，内容如下：
server:
port: 10086
# 服务注册信息
spring:
application:
name: eurekaserver # eureka 服务名称
eureka:
client:
service-url: # eureka 地址信息
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka启动服务
启动微服务，然后在浏览器访问：http://127.0.0.1:10086。看到下面结果就是成功了：
服务注册
下面，我们将user-service注册到eureka-server中去。
引入依赖
在user-service的pom文件中，引入下面的eureka-client依赖：
<!-- eureka-client -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>配置文件
在user-service中，修改application.yml文件，添加服务名称、eureka地址：
server:
port: 8081
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud-user?useSSL=false
username: root
password: qwer1234
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
+ application:
+ name: userservice
+eureka:
+ client:
+ service-url:
+ defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
mybatis:
type-aliases-package: com.roydon.order.entity
configuration:
map-underscore-to-camel-case: true
logging:
level:
com.roydon: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS启动多个user-service实例
为了演示一个服务有多个实例的场景，我们添加一个SpringBoot的启动配置，再启动一个user-service。
首先，右键复制原来的user-service启动配置：
然后，在弹出的窗口中，填写信息：-Dserver.port=8082
现在，SpringBoot窗口会出现两个user-service启动配置：
不过，第一个是8081端口，第二个是8082端口。
启动两个user-service实例：
查看eureka-server管理页面：
服务发现
下面，我们将order-service的逻辑修改：向eureka-server拉取user-service的信息，实现服务发现。
引入依赖
之前说过，服务发现、服务注册统一都封装在eureka-client依赖，因此这一步与服务注册时一致。
在order-service的pom文件中，引入下面的eureka-client依赖：
<!-- eureka-client -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>配置文件
服务发现也需要知道eureka地址，因此第二步与服务注册一致，都是配置eureka信息：
在order-service中，修改application.yml文件，添加服务名称、eureka地址：
server:
port: 8080
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud-order?useSSL=false
username: root
password: qwer1234
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
+ application:
+ name: orderservice
+eureka:
+ client:
+ service-url:
+ defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
mybatis:
type-aliases-package: com.roydon.order.entity
configuration:
map-underscore-to-camel-case: true
logging:
level:
com.roydon: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS服务拉取和负载均衡
最后，我们要去eureka-server中拉取user-service服务的实例列表，并且实现负载均衡。
在order-service的启动类中，给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解：
@MapperScan("com.roydon.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
}
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
}修改order-service服务中业务层的queryOrderById方法。修改访问的url路径，用服务名代替ip、端口：
@Service
public class OrderService {
@Resource
private OrderMapper orderMapper;
@Resource
private RestTemplate restTemplate;
public Order queryOrderById(Long orderId) {
// 1.查询订单
Order order = orderMapper.findById(orderId);
// 2.利用Bean注册的RestTemplate发起http请求，查询用户
// String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
// 替换eureka中userservice服务
String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
// 3.封装user到order
order.setUser(user);
// 4.返回
return order;
}
}spring会自动帮助我们从eureka-server端，根据userservice这个服务名称，获取实例列表，而后完成负载均衡。重启订单服务访问接口，服务正常运行。
Ribbon负载均衡
既然添加了@LoadBalanced注解即可实现负载均衡功能，那么原理是什么呢？
负载均衡原理
SpringCloud底层其实是利用了一个名为Ribbon的组件，来实现负载均衡功能的。
那么我们发出的请求明明是http://userservice/user/1，怎么变成了http://localhost:8081的呢？
源码跟踪
为什么我们只输入了service名称就可以访问了呢？之前还要获取ip和端口。
显然有人帮我们根据service名称，获取到了服务实例的ip和端口。它就是LoadBalancerInterceptor，如其名，就是一个拦截器，这个类会对RestTemplate的请求进行拦截，然后从Eureka根据服务id获取服务列表，随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息，替换服务id。
我们进行源码跟踪：
LoadBalancerIntercepor
在拦截器打断点再次发起请求：http://localhost:8080/order/101。查看请求过程：
可以看到这里的intercept方法，拦截了用户的HttpRequest请求，然后做了几件事：
request.getURI()：获取请求uri，本例中就是 http://userservice/user/1。originalUri.getHost()：获取uri路径的主机名，其实就是服务id，userservice。this.loadBalancer.execute()：处理服务id，和用户请求。
这里的this.loadBalancer是LoadBalancerClient类型，我们继续跟入。
LoadBalancerClient
继续跟入execute方法：RibbonLoadBalancerClient
getServer(loadBalancer)利用内置的负载均衡算法，从server服务列表中选择一个。
代码是这样的：
getLoadBalancer(serviceId)：根据服务id获取ILoadBalancer，而ILoadBalancer会拿着服务id去eureka中获取服务列表并保存起来。getServer(loadBalancer)：利用内置的负载均衡算法，从server服务列表中选择一个。
放行后，再次访问并跟踪，发现获取的服务是8082：
实现了负载均衡。
负载均衡策略IRule
在刚才的代码中，可以看到获取服务使通过一个getServer()方法来做负载均衡:
继续跟踪源码chooseServer方法，发现这么一段代码：
我们看看这个rule是谁：
这里的rule默认值是一个RoundRobinRule，看类的介绍：
就是轮询的意思。
总结
SpringCloudRibbon的底层采用了一个拦截器，拦截了RestTemplate发出的请求，对地址做了修改。用一幅图来总结一下：
基本流程如下：
- 拦截我们的RestTemplate请求http://userservice/user/1
- RibbonLoadBalancerClient会从请求url中获取服务名称，也就是user-service
- DynamicServerListLoadBalancer根据user-service到eureka拉取服务列表
- eureka返回列表，localhost:8081、localhost:8082
- IRule利用内置负载均衡规则，从列表中选择一个，例如localhost:8081
- RibbonLoadBalancerClient修改请求地址，用localhost:8081替代userservice，得到http://localhost:8081/user/1，发起真实请求
负载均衡策略
负载均衡策略
负载均衡的规则都定义在IRule接口中，而IRule有很多不同的实现类：
默认的实现就是ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案。
不同规则的含义如下：
内置负载均衡规则类 | 规则描述 |
|---|---|
RoundRobinRule | 简单轮询服务列表来选择服务器。它是Ribbon默认的负载均衡规则。 |
AvailabilityFilteringRule | 对以下两种服务器进行忽略： （1）在默认情况下，这台服务器如果3次连接失败，这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续30秒，如果再次连接失败，短路的持续时间就会几何级地增加。 （2）并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高，配置了AvailabilityFilteringRule规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限，可以由客户端的..ActiveConnectionsLimit属性进行配置。 |
WeightedResponseTimeRule | 为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长，这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器，这个权重值会影响服务器的选择。 |
ZoneAvoidanceRule | 以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用Zone对服务器进行分类，这个Zone可以理解为一个机房、一个机架等。而后再对Zone内的多个服务做轮询。 |
BestAvailableRule | 忽略那些短路的服务器，并选择并发数较低的服务器。 |
RandomRule | 随机选择一个可用的服务器。 |
RetryRule | 重试机制的选择逻 |
自定义负载均衡策略
通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：
- 代码方式：在order-service中的OrderApplication类中，定义一个新的IRule：
@MapperScan("com.roydon.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
}
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
@Bean
public IRule randomRule() {
// 随机策略，每次请求获取的服务是随机的。
return new RandomRule();
}
}此方法缺陷是全局策略，不能指定服务的策略，例如以后再引入一个服务那么新服务规则还是RandomRule。
- 配置文件方式：在order-service的application.yml文件中，添加新的配置也可以修改规则：
server:
port: 8080
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud-order?useSSL=false
username: root
password: qwer1234
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
application:
name: orderservice
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
mybatis:
type-aliases-package: com.roydon.order.entity
configuration:
map-underscore-to-camel-case: true
logging:
level:
com.roydon: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
+userservice: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是userservice服务
+ ribbon:
+ NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则类名注意，一般用默认的负载均衡规则，不做修改。
多请求几次查看随机规则是否生效：
服务8081：
服务8082：
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LoadBalanceClient，请求时间会很长。
而饥饿加载则会在项目启动时创建，降低第一次访问的耗时，通过下面配置开启饥饿加载：
server:
port: 8080
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud-order?useSSL=false
username: root
password: qwer1234
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
application:
name: orderservice
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
mybatis:
type-aliases-package: com.roydon.order.entity
configuration:
map-underscore-to-camel-case: true
logging:
level:
com.roydon: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
userservice: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是userservice服务
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则
+ribbon:
+ eager-load:
+ enabled: true # 开启饥饿加载
+ clients: userservice # 指定服务若指定多个服务：
ribbon:
eager-load:
enabled: true # 开启饥饿加载
clients: # 指定服务
- userservice
- XXX