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SpringCloud微服务架构

作者：运维做开发 | 2024-08-29 12:27:18

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springcloud微服务架构

认识微服务：

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。

优点：

部署简单
部署成本低

缺点：
耦合度高
扩展性差

分布式架构：根据业务功能对系统进行拆分，每个业务模块作为独立项目开发，称为一个服务。

优点：

降低服务耦合度
有利于服务升级扩展

缺点：
架构复杂
难度大

微服务：微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案，微服务架构特征：

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，能做到单一职责，避免重复业务开发
面向服务：微服务对外暴露业务接口
自治：团队独立、技术独立、数据独立、部署独立
隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级、避免出现级联问题

优点： 拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低

缺点： 架构非常复杂，运维、监控、部署难度提高

（Dubbo、SpringCloud、SpringCloudAlibaba）微服务技术对比:

在这里插入图片描述

企业需求：

在这里插入图片描述

SpringCloud

SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务架构框架。它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。

官网地址：Spring Cloud
在这里插入图片描述

服务拆分及远程调用

服务拆分注意事项：

不同微服务，不要开发相同业务
微服务数据独立，不要访问其他微服务的数据库
微服务可以将自己的业务暴露为接口，提供给其他服务调用

实现夸远程服务调用使用RestTemplate

通过@Bean注解将RestTemplate对象交给spring管理，在需要的地方注入RestTemplate对象

调用方法：

		//利用RestTemplate发送http请求
        //url路径
        String url = "http://localhost:8081/user/"+ order.getUserId();
        //发送http请求，实现远程调用
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);

Eureka注册中心

服务调用出现的问题： 1.调用服务地址硬编码 2.多个服务如何选择 3.怎么知道服务提供者是否是健康状态

Eureka的作用：

在这里插入图片描述

消费者如何向服务提供者提供具体信息的
- 服务启动时向eureka注册自己的信息
- eureka保存信息
- 消费者根据服务名称向eureka拉取提供者信息
如果多个提供者，消费者该如何选择
- 消费者利用负载均衡算法，从服务列表中挑选一个
消费者如何感知服务器提供者的健康状态
- 服务提供者每隔30秒向EruekaServer发送请求，报告健康状态
- eureka会更新服务器列表，不正常得到提供者会被剔除

搭建EruekaServer

1.创建项目引入依赖

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

2.编写启动类，添加@EnableEurekaServer注解

3.添加application.yml文件

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

启动项目后方法10086端口就可以到eureka的界面

注册服务

将服务注册到eureka的步骤：

1.在服务项目中引入spring-cloud-starter-netflix-eureka-client的依赖

<!--        eureka客户端依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>

2.在application.yml文件，编写配置

server:
  port: 8081
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud_user?useSSL=false
    username: root
    password: ******
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
  application:
    name: userService #user服务名称
mybatis:
  type-aliases-package: cn.itcast.user.pojo
  configuration:
    map-underscore-to-camel-case: true
logging:
  level:
    cn.itcast: debug
  pattern:
    dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
eureka:
  client:
    service-url:  #eureka的地址信息
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

服务发现

1.在请求路径上面把路径换成我们注册服务的名称

 public Order queryOrderById(Long orderId) {
        // 1.查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
        //利用RestTemplate发送http请求
        //url路径(将路径换成需要的服务的名称)
        String url = "http://userservice/user/"+ order.getUserId();
        //发送http请求，实现远程调用
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }

2.加上RestTemplate的Bean上面加 @LoadBalanced 注解

Ribbon负载均衡

在这里插入图片描述

ribbon的负载均衡策略

在这里插入图片描述

修改负载均衡规则

默认是轮询方式

1.代码方式：在消费端的Application中，定义一个新的IRule

@Bean
public IRule randomRule(){
	return new RandowRule();
}

2.配置文件方式：配置文件只是更改一个服务的负载，不是全局

userservice:
	ribbon:
		NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule

解饿加载

Ribbon默认是采用懒加载，即第一次加载时才会去创建LoadBalanceClient，请求时间会很长。而解饿加载则会在项目启动时创建，降低第一次访问的耗时。

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true #开启解饿加载
    clients: 
      -userservice #指定服务名称，多个服务需要在下面加 -

Nacos注册中心（nacos一部分功能）

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。

Windows启动nacos命令：startup.cmd -m standalone

服务注册到nacos

1.在Cloud-demo父工程中添加Spring-cloud-alilbaba 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.添加nacos的客户端依赖

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

3.改写application.yml 文件，向yml文件中加入nacos的服务地址配置

  application:
    name: userservice #user服务名称
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #nacos服务地址

nacos服务分级存储模型

添加服务集群属性

修改application.yml

  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #nacos服务地址
        cluster-name: SH #集群名称，Hz代指杭州

更改服务访问规则(NacosRule负载均衡规则)

userservice:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.nacos.ribbon.NacosRule

NacosRule负载均衡规则 : 集群优先

环境隔离 -namespace

1.在nacos网站去创建namespace命名空间

在这里插入图片描述

2.配置服务所在命名空间，在application.yml文件中修改

  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
        cluster-name: HZ
        namespace: 359d6479-2271-43fa-9ca3-9cf1f1082906 #dev环境（复制我们创建好的命名空间Id）

不同nameSpace下的服务不可见（不能访问）

在这里插入图片描述

Nacos和eureka的区别

在这里插入图片描述

Nacos配置管理

配置更改热更新

在这里插入图片描述

统一配置管理

1.引入Nacos的配置管理客户端依赖：

<!--        nacos的配置管理依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
        </dependency>

2.在服务提供者中的resource目录中添加一个bootstrap.yml文件，这个文件是引导文件，优先级高于application.yml文件

spring:
  application:
    name: userservice #服务名称
  profiles:
    active: dev #环境
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #nacos地址
      config:
        file-extension: yaml #文件后缀名

将application.yml文件中重复的配置删掉

在这里插入图片描述

配置自动刷新

方式一：在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope
方式二：使用@ConfigurationProperties注解

@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties {
    private String dateformat;
}

多环境配置共享优先级：

服务名-profile.yaml > 服务名.yaml > 本地配置

热更新的Springboot实现

1.导入jar包

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
            <artifactId>nacos-config-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>0.2.11</version>
        </dependency>

2.更改application.yaml文件

nacos:
  config:
    data-id: jc-club-oss  #用于指定要获取的配置数据的ID或名称。
    secret-key: nacos     # 用于进行访问控制的密钥，用于对配置中心的访问进行认证和授权。
    access-key: nacos   # 用于进行访问控制的密钥，用于对配置中心的访问进行认证和授权。
    group: DEFAULT_GROUP  #用于指定配置数据所属的分组，这样可以更好地组织和管理配置。
    type: yaml        #指定配置数据的类型，例如 YAML、Properties 等。
    server-addr: http://117.72.14.166:8848/  #指定Nacos配置中心的地址，包括主机名和端口。
    auto-refresh: true    #标识是否自动刷新配置内容，当配置中心的配置发生变化时，客户端是否自动更新配置。
    remote-first: true    #当配置中心不可用时，是否优先使用本地缓存的配置。
    bootstrap:
      enable: true    #是否启用Bootstrap配置，Bootstrap配置是在Spring应用程序启动时首先加载的一组配置。

3.使用@NacosValue注解

    @NacosValue(value = "${storage.service.type}",autoRefreshed = true)
    private String storageType;
    @GetMapping("/testNacos")
    public String testNacos() {
       return storageType;
    }

出现 failed to req API:/nacos/v1/ns/instance after all servers([localhost:8848]) tried: java.net.ConnectException: Connection refused: connect 异常

因为同时导入了Nacos的配置中心和注册中心的依赖导致

Nacos配置中心依赖 -config 注册中心 -discovery

http客户端Feign

使用之前的RestTemplate方式调用会出现一些问题

代码可读性差，编程体验不统一
参数复杂URL难以维护

Feign是一声明式的http客户端，作用是帮助我们优雅的实现http请求的发送。

1.引入Feign依赖

<!-- feign客户端依赖-->
<dependency>
     <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
     <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
    <version>2.2.7.RELEASE</version>
</dependency>

2.在启动类上添加注解开启Feign的功能

@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
@EnableFeignClients

3.编写Feign客户端

@FeignClient("userservice")
public interface UserClient {

    @GetMapping("/user/{id}")
    User findById(@PathVariable("id") Long id);
}

注意：若出现 Load balancer does not have available server for client: userservice 错误需要查看服务的命名空间是否一致

微服务之间用openfeign调用要想保证微服务之间的用户上下信息一致需要添加feign的拦截器

@Component
public class FeignRequestInterceptor implements RequestInterceptor {

    @Override
    public void apply(RequestTemplate requestTemplate) {
        ServletRequestAttributes requestAttributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest request = requestAttributes.getRequest();
        if (!ObjectUtils.isEmpty(request)) {
            String loginId = request.getHeader("loginId");
            if (StringUtils.isNotBlank(loginId)){
                requestTemplate.header("loginId",loginId);
            }
        }
    }
}

同时将FeignRequestInterceptor注册成Bean交给Spring管理

@Configuration
public class FeignConfiguration {
    @Bean
    public RequestInterceptor requestInterceptor(){
        return new FeignRequestInterceptor();
    }
}

这样其他微服务就可以通过拦截器拿到loginId

自定义Feign的配置

在这里插入图片描述

配置日志级别方式一（修改配置文件的方式）：

feign:
  client:
    config:
      default:
      	# 设置日志记录级别，其取值共有none、basic、headers、full
        loggerLevel: FULL

配置日志级别方式二（声明Bean的方式）：

public class DefaultFeignConfiguration {
    @Bean
    public Logger.Level logLevel(){
        return Logger.Level.BASIC;
    }
}

全局有效

@EnableFeignClients(defaultConfiguration = DefaultFeignConfiguration.class)

具体服务有效

@FeignClient(value = "userservice",configuration = DefaultFeignConfiguration.class)

Feign的性能优化

在这里插入图片描述

使用连接池代替默认的URLConnection:

Feign添加HttpClient的支持依赖：

<!--        引入HttpClient依赖-->
        <dependency>
            <groupId>io.github.openfeign</groupId>
            <artifactId>feign-httpclient</artifactId>
        </dependency>

配置application.yml文件：

feign:
  httpclient:
    enabled: true  #支持httpClient的开关
    max-connections: 200  #最大连接数
    max-connections-per-route: 50  #单个路径的最大连接数

Feign的优化：

日志级别尽量用basic
使用HttpClient或者OkHttp代替URLConnection

Feign的最佳实践
在这里插入图片描述

方式二：

新建module并引入feign的starter的依赖

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

将feign的客户端和实体类抽取到新建的module中
在需要使用服务的pom文件中引入依赖
修改组件有关的import部分，改成使用新建module中的包

在这里插入图片描述

统一网关Gateway

网关功能：

身份认证和权限校验
服务路由，负载均衡
请求限流

Springcloud 中网关的实现包括两种：

gateway
zuul

搭建网关服务：

1.创建一个module，引入SpringCloudGateway的依赖和Nacos的服务发现依赖：

<!--        nacos服务发现依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
<!--        网关gateway依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>

2.编写路由配置以及Nacos地址

server:
  port: 10010 #网关端口
spring:
  application:
    name: gateway #服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
    gateway:
      routes: #网关路由配置
        - id: user-service #路由Id，自定义，只要唯一即可
          #uri: http://127.0.0.1:8081 #路由的目标地址http是固定地址
          uri: lb://userservice #路由目标地址 lb就是负载均衡，后面跟服务名称
          predicates: #路由断言，也就是判断请求是否符合路由规则的条件
            - Path=/user/** #按照路径匹配，只要以/user/开头就符合条件
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
            predicates: 
              - Path=/order/**

在这里插入图片描述

总结：

网关搭建步骤：

创建项目，引入nacos服务发现和gateway依赖
配置application.yml，包括服务基本信息、nacos地址、路由

路由配置包括：

路由id：路由的唯一标示
路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡
路由断言（predicates）：判断路由的规则，
路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

路由断言工厂Route Predicate Factory

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断的条件

例如Path=/user/**是按照路径匹配，这个规则是由

org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来

处理的，像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个:

名称	说明	示例
After	是某个时间点后的请求	- After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before	是某个时间点之前的请求	- Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
Between	是某两个时间点之前的请求	- Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie	请求必须包含某些cookie	- Cookie=chocolate, ch.p
Header	请求必须包含某些header	- Header=X-Request-Id, \d+
Host	请求必须是访问某个host（域名）	- Host=.somehost.org,.anotherhost.org
Method	请求方式必须是指定方式	- Method=GET,POST
Path	请求路径必须符合指定规则	- Path=/red/{segment},/blue/**
Query	请求参数必须包含指定参数	- Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr	请求者的ip必须是指定范围	- RemoteAddr=192.168.1.1/24
Weight	权重处理

过滤器工厂

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器，可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理：

在这里插入图片描述

名称	说明
AddRequestHeader	给当前请求添加一个请求头
RemoveRequestHeader	移除请求中的一个请求头
AddResponseHeader	给响应结果中添加一个响应头
RemoveResponseHeader	从响应结果中移除有一个响应头
RequestRateLimiter	限制请求的流量

请求头过滤器

下面我们以AddRequestHeader 为例来讲解。

需求：给所有进入userservice的请求添加一个请求头：Truth=itcast is freaking awesome!

只需要修改gateway服务的application.yml文件，添加路由过滤即可：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/** 
        filters: # 过滤器
        - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

当前过滤器写在userservice路由下，因此仅仅对访问userservice的请求有效。

默认过滤器

如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/**
      default-filters: # 默认过滤项
      - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome!

自定义全局过滤器

需求：定义全局过滤器，拦截请求，判断请求的参数是否满足下面条件：

参数中是否有authorization，
authorization参数值是否为admin

如果同时满足则放行，否则拦截

实现：

在gateway中定义一个过滤器：

package cn.itcast.gateway.filters;

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

@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求参数
        MultiValueMap<String, String> params = exchange.getRequest().getQueryParams();
        // 2.获取authorization参数
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 3.校验
        if ("admin".equals(auth)) {
            // 放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 4.拦截
        // 4.1.禁止访问，设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
        // 4.2.结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

过滤器执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter

请求路由后，会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter，合并到一个过滤器链（集合）中，排序后依次执行每个过滤器：

在这里插入图片描述

排序的规则：

每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
GlobalFilter通过实现Ordered接口，或者添加@Order注解来指定order值，由我们自己指定
路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。
当过滤器的order值一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

详细内容，可以查看源码：

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载defaultFilters，然后再加载某个route的filters，然后合并。

org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器，与前面的过滤器合并后根据order排序，组织过滤器链

解决跨域问题

在gateway服务的application.yml文件中，添加下面的配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      # 。。。
      globalcors: # 全局的跨域处理
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求 
              - "http://localhost:8090"
            allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
            maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期

网关提示503错误，并且配置的地址信息都符合查看是否配置的负载均衡的依赖

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-loadbalancer</artifactId>
        </dependency>

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SpringCloud微服务架构

文章目录

认识微服务：

SpringCloud

服务拆分及远程调用

实现夸远程服务调用使用RestTemplate

Eureka注册中心

搭建EruekaServer

注册服务

服务发现

Ribbon负载均衡

修改负载均衡规则

解饿加载

Nacos注册中心（nacos一部分功能）

服务注册到nacos

nacos服务分级存储模型

环境隔离 -namespace

Nacos配置管理

http客户端Feign

自定义Feign的配置

Feign的性能优化

统一网关Gateway

网关功能：

搭建网关服务：

路由断言工厂Route Predicate Factory

过滤器工厂

请求头过滤器

默认过滤器

自定义全局过滤器

过滤器执行顺序

解决跨域问题