聊聊java中的Eureka和Nacos

本文主要来自于黑马课程中

1.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 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。

    2.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:

    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?

  • 2.1.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:

    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:

    2.2.搭建eureka-server

    首先大家注册中心服务端:eureka-server,这必须是一个独立的微服务

    2.2.1.创建eureka-server服务

    在cloud-demo父工程下,创建一个子模块:

    填写模块信息:

    然后填写服务信息:

    2.2.2.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>

    2.2.3.编写启动类

    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);}
    }

    2.2.4.编写配置文件

    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

    2.2.5.启动服务

    启动微服务,然后在浏览器访问:http://127.0.0.1:10086

    看到下面结果应该是成功了:

    2.3.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:name: userservice
    eureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

    3)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,复制原来的user-service启动配置:

    然后,在弹出的窗口中,填写信息:

    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:

    2.4.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:name: orderservice
    eureka:client:service-url:defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

    3)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。

    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。

    3.Ribbon负载均衡

    上一节中,我们添加了@LoadBalanced注解,即可实现负载均衡功能,这是什么原理呢?

    3.1.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?

    3.2.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,这个类会在对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:

    1)LoadBalancerIntercepor

    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://user-service/user/8

  • originalUri.getHost():获取uri路径的主机名,其实就是服务id,user-service

  • this.loadBalancer.execute():处理服务id,和用户请求。

  • 这里的this.loadBalancerLoadBalancerClient类型,我们继续跟入。

    2)LoadBalancerClient

    继续跟入execute方法:

    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,从服务列表中选择一个。本例中,可以看到获取了8082端口的服务

  • 放行后,再次访问并跟踪,发现获取的是8081:

    果然实现了负载均衡。

    3)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:

    我们继续跟入:

    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:

    这不就是轮询的意思嘛。

    到这里,整个负载均衡的流程我们就清楚了。

    4)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

  • 3.3.负载均衡策略

    3.3.1.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。并发连接数的上限,可以由客户端的<clientName>.<clientConfigNameSpace>.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重试机制的选择逻辑

    默认的实现就是ZoneAvoidanceRule,是一种轮询方案

    3.3.2.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:

  • @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 

    注意,一般用默认的负载均衡规则,不做修改。

    3.4.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:

    ribbon:eager-load:enabled: trueclients: userservice

    4.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。

    4.1.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。

    安装方式可以参考课前资料《Nacos安装指南.md》

    4.2.服务注册到nacos

    Nacos是SpringCloudAlibaba的组件,而SpringCloudAlibaba也遵循SpringCloud中定义的服务注册、服务发现规范。因此使用Nacos和使用Eureka对于微服务来说,并没有太大区别。

    主要差异在于:

  • 依赖不同

  • 服务地址不同

  • 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:

    <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>

    注意:不要忘了注释掉eureka的依赖。

    2)配置nacos地址

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

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

    注意:不要忘了注释掉eureka的地址

    3)重启

    重启微服务后,登录nacos管理页面,可以看到微服务信息:

    4.3.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。

    4.3.1.给user-service配置集群

    修改user-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

    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:

    -Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

    配置如图所示:

    启动UserApplication3后再次查看nacos控制台:

    4.3.2.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。

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

    4.4.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:

    在弹出的编辑窗口,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

    4.5.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

  • 4.5.1.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:

    然后,填写表单:

    就能在页面看到一个新的namespace:

    4.5.2.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: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 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:

    此时访问order-service,因为namespace不同,会导致找不到userservice,控制台会报错:

    4.6.Nacos与Eureka的区别

    Nacos的服务实例分为两种l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,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

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