Spring Cloud之Eureka注册中心

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Eureka简介

Eureka是Netflix开发的服务发现框架,本身是一个基于REST的服务,主要用于定位运行在AWS域中的中间层服务,以达到负载均衡和中间层服务故障转移的目的。SpringCloud将它集成在其子项目spring-cloud-netflix中,以实现SpringCloud的服务发现功能。

准备环境

新建2张数据表:

cloud-user表中初始数据如下:

cloud-order表中初始数据如下:

注意:cloud-order表中持有cloud-user表中的id字段。

项目结构如下:

点击service会出现这样的菜单:

配置下项目使用的JDK:强烈建议选择1.8版本

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。

步骤:

  • 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

首先,我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中,注册RestTemplate实例:

package cn.itcast.order;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@MapperScan("cn.itcast.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服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法:

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:

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?

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

首先大家注册中心服务端: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:

填写模块信息:

然后填写服务信息:

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>

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);
    }
}

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

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:

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:

<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:

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

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:

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:

<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:

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

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。

Ribbon负载均衡

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?

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,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:

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。

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。

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。

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..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

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:

  1. 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();
}
  1. 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。

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: true
    clients: userservice

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