SpringCloud微服务之Eureka、Ribbon、Nacos详解

1、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？

1.1、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）

1.2、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

思考：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。

1.3、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。

1.4、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：

2、服务拆分与远程调用

2.1、服务拆分的原则

• 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

每个微服务都有自己的数据库，用户功能里面存的是用户相关的数据库，商品功能里面存的是商品相关的数据库，如果想在用户功能里面需要订单的信息，那么订单模块就对外暴露成一个接口，供用户功能的微服务调用。

2.2、服务拆分示例

1. 创建订单模块的数据库KuangStudy_springcloud_order，然后导入下述sql

DROP TABLE IF EXISTS `tb_order`;
CREATE TABLE `tb_order`  (`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单id',`user_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '用户id',`name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '商品名称',`price` bigint(20) NOT NULL COMMENT '商品价格',`num` int(10) NULL DEFAULT 0 COMMENT '商品数量',PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,UNIQUE INDEX `username`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 109 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;INSERT INTO `tb_order` VALUES (101, 1, 'Apple 苹果 iPhone 12 ', 699900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (102, 2, '雅迪 yadea 新国标电动车', 209900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (103, 3, '骆驼（CAMEL）休闲运动鞋女', 43900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (104, 4, '小米10 双模5G 骁龙865', 359900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (105, 5, 'OPPO Reno3 Pro 双模5G 视频双防抖', 299900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (106, 6, '美的（Midea) 新能效 冷静星II ', 544900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (107, 2, '西昊/SIHOO 人体工学电脑椅子', 79900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (108, 3, '梵班（FAMDBANN）休闲男鞋', 31900, 1);

2. 创建用户模块的数据库KuangStudy_springcloud_user，然后导入下述sql

DROP TABLE IF EXISTS `tb_user`;
CREATE TABLE `tb_user`  (`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`username` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '收件人',`address` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '地址',PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,UNIQUE INDEX `username`(`username`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 109 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;INSERT INTO `tb_user` VALUES (1, '柳岩', '湖南省衡阳市');
INSERT INTO `tb_user` VALUES (2, '文二狗', '陕西省西安市');
INSERT INTO `tb_user` VALUES (3, '华沉鱼', '湖北省十堰市');
INSERT INTO `tb_user` VALUES (4, '张必沉', '天津市');
INSERT INTO `tb_user` VALUES (5, '郑爽爽', '辽宁省沈阳市大东区');
INSERT INTO `tb_user` VALUES (6, '范兵兵', '山东省青岛市');

tb_user表中初始数据如下：

tb_order表中初始数据如下：

tb_order表中持有tb_user表中的id字段。

3. 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：

在user-service中有一个根据id查询用户的接口：

查询的结果如图：

4. 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

5. 在order-service服务中的OrderApplication启动类中，注册RestTemplate实例：

@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);}/*** 注册RestTemplate*/@Beanpublic RestTemplate restTemplate() {return new RestTemplate();}
}

5. 修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法

6. 访问：http://localhost:8080/order/101

2.2、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。

思考：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。

总结：一个服务既可以是提供者，也可以是消费者

3、Eureka注册中心

• 读音：Eureka：you rui ka

假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例，如图：

大家思考几个问题：

• 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？

3.1、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：

Eureka分为两层结构：

1. 服务端：也就是注册中心
2. 客户端：包含服务消费者和服务提供者

每一个user-service在启动时都会去 注册中心 注册服务信息，Eureka会把这些信息记录下来，包括ip、端口等等，如果 order-service 需要调用user-service的接口，先去找注册中心，注册中心有关于user-service的信息，则order-service就可以获取到user-service的信息了。

如上图，order-service拿到了3个user-service的信息，通过负载均衡挑出一个，这样order-service就可以调用user-service了。

思考：那挑选出来的user-service会不会宕机呢？

答案：不会，因为客户端会每30秒给Eureka发送心跳，来续费自己的信息，以此来让Eureka来确保自己还活着！

这样我们就可以回答之前的各个问题了！

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
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
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

3.2、搭建eureka-server

3.2.1、创建eureka-server微服务

在cloud-demo父工程下，创建一个子模块：

填写Maven模块信息：

然后填写服务信息：

3.2.2、引入eureka依赖

引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖：

<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>

3.2.3、编写启动类

给eureka-server服务编写一个启动类：

• src/main/java/cn/itcast/eureka/EurekaApplication.java
• 一定要添加一个@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);}
}

3.2.4、编写配置文件

编写一个application.yml文件，内容如下：

server:port: 10086 # 服务端口
spring:application:name: eurekaserver # eureka的服务名称
eureka:client:service-url:  # eureka的地址信息defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3.2.5、启动服务

启动erueka-server微服务EurekaApplication，然后在浏览器访问：http://127.0.0.1:10086，看到如下结果则成功。

3.3、服务注册

下面，我们将user-service注册到eureka-server中去。

1. 引入依赖

   在user-service的pom文件中，引入下面的eureka-client依赖：

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

2. 配置文件

   在user-service中，修改application.yml文件，添加服务名称、eureka地址：

spring:application:# 微服务的名字name: userservice# eureka 服务注册    
eureka:client:service-url:# eureka的地址信息defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3.3.1、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。模拟多实例部署，但是为了避免端口冲突，需要修改端口设置。

1. 首先，复制原来的user-service启动配置：

2. 填写信息，将第二个user-service的端口写为8082

3. 启动两个user-service实例(第一个是8081端口、第二个是8082端口)、启动eureka-service 注册中心

3.4、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。

1. 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：

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

2. 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

spring:application:# 微服务的名字name: orderservice# eureka 服务注册    
eureka:client:service-url:# eureka的地址信息defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3. 服务拉取与负载均衡

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。不过这些动作不用我们去做，只需要添加一些注解即可。

• 在order-service的OrderApplication中，给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解：

• 修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法。修改访问的url路径，用服务名代替ip、端口：

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。

4、Ribbon负载均衡

• 读音Ribbon：瑞奔

4.1、负载均衡的原理

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。

当微服务 order-service 发起 http://userservice/user/1 的请求时，会先被 Ribbon 拦截获得另一个微服务名称 user-service，Ribbon 会去找 eureka-server 注册中心拉取 user-service 的ip和端口号，然后对 ip 和端口号进行负载均衡。

思考: 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？

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

4.2、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：

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。
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	重试机制的选择逻辑

默认的实现就是ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案注意，一般用默认的负载均衡规则，不做修改。

4.3、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：

• 在 order-service 的 application.yaml 里面开启饥饿加载：

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

假如有多个服务需要开启饥饿加载：

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

5、Nacos注册中心

国内公司一般都推崇阿里巴巴的技术，比如注册中心，SpringCloudAlibaba也推出了一个名为Nacos的注册中心。

5.1、认识和安装Nacos

Nacos是阿里巴巴的产品，现在是SpringCloud中的一个组件。相比Eureka功能更加丰富，在国内受欢迎程度较高。

1. 去GitHub的Release下载Nacos：https://github.com/alibaba/nacos/releases

5.1.1、Windows安装

1. 我这里下载nacos-server-1.4.7.zip ,解压到非中文目录下，目录说明

   • bin：启动脚本
   • conf：配置文件

2. Nacos的默认端口是8848，如果你电脑上的其它进程占用了8848端口，请先尝试关闭该进程。如果无法关闭占用8848端口的进程，也可以进入nacos的conf/application.properties目录，修改配置文件中的端口

3. 启动:进入 bin目录，打开 cmd，执行如下命令

# 以单机模式启动
startup.cmd -m standalone

4. 访问:http://127.0.0.1:8848/nacos即可，默认账号密码都是 nacos

5.1.2、Linux安装

1. Nacos依赖于JDK运行，索引Linux上也需要安装JDK才行。（略:参考Linux下安装JDK环境）
2. 将nacos-server-1.4.7.tar.gz 上传到Linux服务器的某个目录
3. 解压

tar -xvf nacos-server-1.4.7.tar.gz

4. 端口配置:与Windows类似
5. 启动，在nacos/bin目录中，输入命令启动

sh startup.sh -m standalone

5.2、Nacos的依赖

1. 引入依赖：在cloud-demo父工程的pom文件中的<dependencyManagement>中引入SpringCloudAlibaba的依赖

<!--nacos的管理依赖-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId><version>2.2.5.RELEASE</version><type>pom</type><scope>import</scope>
</dependency>

2. 注释掉 order-service 和 user-service 中原有的 eureka 依赖
3. 引入依赖：然后在user-service和order-service中的pom文件中引入nacos-discovery依赖：

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

4. 服务注册到nacos：在user-service和order-service的application.yml中添加nacos地址：

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

5. 注释掉 eureka 的配置
6. 启动 order-service、user-service 微服务，登录 nacos 管理页面：http://127.0.0.1:8848/nacos，可以看到微服务信息

5.3、服务分级存储模型

一个服务可以有多个实例，例如我们的user-service，可以有:

• 127.0.0.1:8081
• 127.0.0.1:8082
• 127.0.0.1:8083

假如这些实例分布于全国各地的不同机房，例如：

• 127.0.0.1:8081，在上海机房
• 127.0.0.1:8082，在上海机房
• 127.0.0.1:8083，在杭州机房

Nacos就将同一机房内的多个实例划分为一个集群。

也就是说，user-service是服务，一个服务可以包含多个集群，如杭州、上海，每个集群下可以有多个实例，形成分级模型，如图：

微服务互相访问时，应该尽可能访问同集群实例，因为本地访问速度更快。当本集群内不可用时，才访问其它集群。例如：

杭州机房内的order-service应该优先访问同机房的user-service。

5.3.1、给user-service配置集群

1. 修改user-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:# 集群名称杭州cluster-name: HZ 

重启两个user-service实例后，我们可以在nacos控制台看到下面结果：

我们再次复制一个user-service启动配置，添加属性：

# 端口为8083 集群为上海
-Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

启动UserApplication3后再次查看nacos控制台：

5.3.2、同集群优先的负载均衡

默认的ZoneAvoidanceRule并不能实现根据同集群优先来实现负载均衡。因此Nacos中提供了一个NacosRule的实现，可以优先从同集群中挑选实例。所以需要给 order-service也需要配置 HZ 集群信息。

1. 给order-service配置集群信息：修改order-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:cluster-name: HZ # 集群名称

2. 修改负载均衡规则：修改order-service的application.yml文件，修改负载均衡规则：

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

5.4、权重配置

实际部署中会出现这样的场景：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。但默认情况下NacosRule是同集群内随机挑选，不会考虑机器的性能问题。

因此，Nacos提供了权重配置来控制访问频率，权重越大则访问频率越高。在nacos控制台，找到user-service的实例列表，点击编辑，即可修改权重：

注意：如果权重修改为0，则该实例永远不会被访问

5.5、环境隔离

Nacos提供了namespace来实现环境隔离功能。

• nacos中可以有多个namespace
• namespace下可以有group、service等
• 不同namespace之间相互隔离，例如不同namespace的服务互相不可见

5.5.1、创建namespace

默认情况下，所有service、data、group都在同一个namespace，名为public：

我们可以点击页面新增按钮，添加一个namespace：

5.5.2、给微服务配置namespace

给微服务配置namespace只能通过修改配置来实现。例如，修改order-service的application.yml文件：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:cluster-name: HZnamespace: d494f25a-438d-4927-bdf8-aaa9d3fc0279 # 命名空间，填ID

重启order-service后，访问控制台，可以看到下面的结果：

order-service在 dev 的命名空间，user-service在 public 命名空间，此时访问order-service，因为namespace不同，会导致找不到userservice，控制台会报错

5.6、Nacos与Eureka的区别

Nacos的服务实例分为两种类型：

• 临时实例：如果实例宕机超过一定时间，会从服务列表剔除，默认的类型。

• 非临时实例：如果实例宕机，不会从服务列表剔除，也可以叫永久实例。

配置一个服务实例为永久实例：

spring:cloud:nacos:discovery:ephemeral: false # 设置为非临时实例

• Nacos与eureka的共同点

  • 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

• Nacos与Eureka的区别

  • 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