微服务

[TOC]

甚么是微服务

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

服务拆分

微服务拆分的几个原则：

业务解耦：不同微服务，不要重复开发相同业务
数据库解耦：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

微服务远程调用

使用 RestTemplate 向其他服务发起 HTTP 请求。

远程调用的问题：

服务消费者该如何获取服务提供者的地址信息？
如果有多个服务提供者，消费者该如何选择？
消费者如何得知服务提供者的健康状态？

Eureka 注册中心

1.搭建EurekaServer

引入eureka-server依赖
添加 @EnableEurekaServer 注解
在 application.yml 中配置 eureka 地址

2.服务注册

引入 eureka-client 依赖
在 application.yml 中配置 eureka 地址

3.服务发现

给RestTemplate添加@LoadBalanced注解
用服务提供者的服务名称远程调用

作用

Eureka 的作用：

搭建 Eureka Server

Eureka Server 不是一个独立的软件，依赖于一个独立的微服务，以服务的形式呈现。

引入 eureka-server 依赖
添加 @EnableEurekaServer 注解
在 application.yml 中配置 eureka 地址

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>

给 eureka-server 服务编写一个启动类，一定要添加一个 @EnableEurekaServer 注解，开启 eureka 的注册中心功能：

package cn.itcast.eureka;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
    }
}

编写一个 application.yml 文件，内容如下：

server:
  port: 10086
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka # 将自己也注册到 Eureka Server

注册到 Eureka

下面，我们将 user-service 注册到 eureka-server 中去。

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>

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

spring:
  application:
    name: userservice
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

服务拉取

服务拉取是基于服务名称获取服务列表，然后在对服务列表做负载均衡。

修改 OrderService 的代码，修改访问的 url 路径，用服务名代替ip、端口
```
String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
```

在 order-service 项目的启动类 OrderApplication 中的 RestTemplate 添加负载均衡注解

@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
    return new RestTemplate();
}

Ribbon 负载均衡

Ribbon 负载均衡是 SpringCloud 的一个组件，spring-cloud-starter-netflix-eureka-client 会自动引入 ribbon。

负载均衡的流程：

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：
```
@Bean
public IRule randomRule(){
    return new 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：

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 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：

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true # 开启饥饿加载 
    clients: 
      - userservice # 指定对userservice这个服务饥饿加载

Nacos 注册中心

nacos 有别于 eureka，nacos 有一个客户端（其实也是一个 jar 包）。Nacos 也使用 ribbon 做服务拉取和负载均衡。

Nacos 比 Eureka 多了一个配置管理，可以远程管理各个微服务的 yml 文件。

nacos 已经升级到 nacos2 版本，性能提了 3 倍，加入了 gRPC 协议（nacos1.x 采用 restful 的方式）。

Nacos API 注册

用于其他服务主动向 nacos 发送心跳。

https://nacos.io/zh-cn/docs/open-api.html

服务注册

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

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
    <version>2.2.6.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>

然后在user-service和order-service中的pom文件中引入 nacos-discovery 依赖：

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

在 user-service 和 order-service 的 application.yml 中添加 nacos 地址：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

服务分级存储模型

将一个服务的多个实例，部署到多个机房。Nacos 引入了这个机房（地域）的概念。

服务调用尽可能选择本地集群的服务，跨集群调用延迟较高。本地集群不可访问时，再去访问其它集群。

配置集群(cluster)，修改 user-service 的 application.yml 文件，添加集群配置：

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

还需要配置以下 Ribbon 的负载均衡规则。修改 order-service 的application.yml文件，修改负载均衡规则：

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

NacosRule 负载均衡策略：

优先选择同集群服务实例列表
本地集群找不到提供者，才去其它集群寻找，并且会报警告
确定了可用实例列表后，再采用随机负载均衡挑选实例

注意：Ribbon 默认的负载均衡 Rule 是轮询，而 NacosRule 是随机的负载均衡方式。

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 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。

Nacos 控制台可以设置实例的权重值，0~1之间。同集群内的多个实例，权重越高被访问的频率越高，权重设置为0则完全不会被访问。

注意：如果权重修改为0，则该实例永远不会被访问。

权重配置，可以用于服务的平滑(用户无感知)升级，先把一个服务的权重设置为 0，然后设置升级服务，再把权重设置为 0.1，进行小流量测试。

环境隔离 namespace

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

默认情况下，所有service、data、group 都在同一个 namespace，名为 public。我们可以增加 dev, pro, test 等命名空间。

给微服务配置 namespace：

例如，修改 order-service 的 application.yml 文件：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ
        namespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间，填ID

nacos 与 eureka 区别

Nacos 和 Eureka 整体结构类似，服务注册、服务拉取、心跳等待，但是也存在一些差异：

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（默认情况下所有的实例都是临时实例），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

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 配置管理

统一配置管理

引入 nacos-config 依赖

首先，在user-service服务中，引入nacos-config的客户端依赖：

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

添加 bootstrap.yaml

然后，在user-service中添加一个bootstrap.yaml 文件，内容如下：
```
spring:
  application:
    name: userservice # 服务名称
  profiles:
    active: dev #开发环境，这里是dev 
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
```
这里会根据spring.cloud.nacos.server-addr获取nacos地址，再根据${spring.application.name}-${spring.profiles.active}.${spring.cloud.nacos.config.file-extension}作为文件id，来读取配置。

本例中，就是去读取userservice-dev.yaml：
读取nacos配置

在user-service中的UserController中添加业务逻辑，读取pattern.dateformat配置：

配置热更新

Spring 不会自动进行热更新，有两种方式可以配置热更新：

@RefreshScope

在 @Value 注入的变量所在类上添加注解

@ConfigurationProperties

使用 @ConfigurationProperties 注解代替 @Value 注解。

在 user-service 服务中，添加一个类，读取 patterrn.dateformat 属性：

package cn.itcast.user.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;

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

在 UserController 中使用这个类代替 @Value：

配置共享

其实微服务启动时，会去nacos读取多个配置文件，例如：

[spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml，例如：userservice-dev.yaml
[spring.application.name].yaml，例如：userservice.yaml

而[spring.application.name].yaml不包含环境，因此可以被多个环境共享。

当 nacos、服务本地同时出现相同属性时，优先级有高低之分：

HTTP 客户端 Feign

Feign 替代 RestTemplate

RestTemplate 的缺点：

代码可读性差，编程体验不统一
参数复杂URL难以维护

Feign 是一个声明式的 http 客户端，官方地址：https://github.com/OpenFeign/feign

其作用就是帮助我们优雅的实现http请求的发送，解决上面提到的问题。Feign 还继承了 Ribbon，自带负载均衡。

Fegin的使用步骤如下：

引入依赖

我们在order-service服务的pom文件中引入feign的依赖：

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

添加注解

在 order-service 的启动类添加注解开启Feign的功能：
编写Feign的客户端

在 order-service（消费者，访问生产者 userservice）的 client 文件夹下，新建一个接口，内容如下：
```
package cn.itcast.order.client;

import cn.itcast.order.pojo.User;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

@FeignClient("userservice")
public interface UserClient {
    @GetMapping("/user/{id}")
    User findById(@PathVariable("id") Long id);
}
```
这个客户端主要是基于 SpringMVC 的注解来声明远程调用的信息，比如：
- 服务名称：userservice
- 请求方式：GET
- 请求路径：/user/{id}
- 请求参数：Long id
- 返回值类型：User
这样，Feign 就可以帮助我们发送 http 请求，无需自己使用 RestTemplate 来发送了。

自定义配置

Feign运行自定义配置来覆盖默认配置，可以修改的配置如下：

类型	作用	说明
feign.Logger.Level	修改日志级别	包含四种不同的级别：NONE、BASIC、HEADERS、FULL
feign.codec.Decoder	响应结果的解析器	http远程调用的结果做解析，例如解析json字符串为java对象
feign.codec.Encoder	请求参数编码	将请求参数编码，便于通过http请求发送
feign. Contract	支持的注解格式	默认是SpringMVC的注解
feign. Retryer	失败重试机制	请求失败的重试机制，默认是没有，不过会使用Ribbon的重试

一般我们需要配置的就是日志级别。

Feign性能优化

Feign的优化：

日志级别尽量用 basic
使用 HttpClient 或 OKHttp 代替 URLConnection

2.1 引入 feign-httpClient 依赖

2.2 配置文件开启 httpClient 功能，设置连接池参数

Feign 实战

将 Feign 的 Client 抽取为独立模块，并且把接口有关的 POJO、默认的 Feign 配置都放到这个模块中，提供给所有消费者使用。

也就是将所有消费者端写的 feign client，抽取到一个模块中，防止每个消费者模块都写一遍，增加维护成本。

例如，将 UserClient、User、Feign 的默认配置都抽取到一个 feign-api 包中，所有微服务引用该依赖包，即可直接使用。

统一网关 Gateway

网关的作用

身份认证和权限校验
服务路由、负载均衡
请求限流

gateway 快速入门

gateway 网关以一个独立的服务而存在。

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

步骤：

创建 gateway 服务，引入依赖

引入依赖：

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

编写启动类

package cn.itcast.gateway;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

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

编写基础配置和路由规则

创建application.yml文件，内容如下：

server:
  port: 10010 # 网关端口
spring:
  application:
    name: gateway # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos地址
    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就是固定地址
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址 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/** # 这个是按照路径匹配，只要以/user/开头就符合要求

我们将符合Path 规则的一切请求，都代理到 uri参数指定的地址。

本例中，我们将 /user/**开头的请求，代理到lb://userservice，lb是负载均衡，根据服务名拉取服务列表，实现负载均衡。

断言工厂

predicates：

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。

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

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

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! 
```
总结

过滤器的作用是什么？

① 对路由的请求或响应做加工处理，比如添加请求头

② 配置在路由下的过滤器只对当前路由的请求生效

defaultFilters 的作用是什么？

① 对所有路由都生效的过滤器

全局过滤器

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，与GatewayFilter的作用一样。区别在于GatewayFilter通过配置定义，处理逻辑是固定的；而 GlobalFilter 的逻辑需要自己写代码实现。

定义方式是实现 GlobalFilter 接口。

public interface GlobalFilter {
    /**
     *  处理当前请求，有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
     *
     * @param exchange 请求上下文，里面可以获取Request、Response等信息
     * @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器 
     * @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束
     */
    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

在 filter 中编写自定义逻辑，可以实现下列功能：

登录状态判断
权限校验
请求限流等

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) // 过滤器的执行顺序
@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();
    }
}

自定义过滤器，一定要有顺序。

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：

排序的规则是什么呢？

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。

网关跨域问题

跨域只需要在网关处处理就 ok 了。

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

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作用

搭建 Eureka Server

注册到 Eureka

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