❮
❯
TOC
CHAT
分类 Spring综合项目　4006字　14分钟📤 🖨 📝

Spring Cloud微服务开发：基础知识

作者

微服务（microservice）是一种软件架构风格，它是以专注于单一职责的很多小型项目为基础，组合出复杂的大型应用。

相关操作：服务拆分、远程调用、服务治理、请求路由、身份认证、配置管理、服务保护、分布式事务、异步通信、消息可靠性、延迟消息、分布式搜索、倒排索引、数据聚合

详细教程：飞书文档

1 基本概念

1.1 单体架构与微服务架构

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。

  • 优点：架构简单；部署成本低
  • 缺点：团队协作成本高；系统发布效率低；系统可用性差
  • 总结：单体架构适合开发功能相对简单，规模较小的项目。

微服务架构：在服务化思想指导下的一套最佳实践架构方案。服务化指把单体架构中的功能模块拆分为多个独立项目。

  • 特点：粒度小；团队自治；服务自治

1.2 Spring Cloud

Spring Cloud（官网：spring.io/projects/spring-cloud）是目前国内使用最广泛的微服务框架，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。

  • 服务注册发现：Eureka、Nacos、Consul
  • 服务远程调用：OpenFeign、Dubbo
  • 服务链路监控：Zipkin、Sleuth
  • 统一配置管理：SpringCloudConfig、Nacos
  • 统一网关路由：SpringCloudGateway、Zuul
  • 流控、降级、保护：Hystix、Sentinel

2 服务拆分

2.1 拆分方式

适合拆分的两种情况：

  • 创业型项目：先采用单体架构，快速开发，快速试错。随着规模扩大，逐渐拆分。
  • 确定的大型项目：资金充足，目标明确，可以直接选择微服务架构，避免后续拆分的麻烦。

拆分的目标：

  1. 高内聚：每个微服务的职责要尽量单一，包含的业务相互关联度高、完整度高。
  2. 低耦合：每个微服务的功能要相对独立，尽量减少对其它微服务的依赖。

两种拆分方式：

  • 纵向拆分：按照业务模块来拆分
  • 横向拆分：抽取公共服务，提高复用性

两种工程结构：

  • 独立Project
  • Maven聚合

2.2 远程调用

Spring提供了RestTemplate工具，可以方便地实现Http请求的发送。使用步骤如下：

  1. 注入RestTemplate到Spring容器
  2. 发起远程调用

3 服务治理

3.1 注册中心原理

服务治理中的三个角色：

  • 服务提供者：暴露服务接口，供其它服务调用
  • 服务消费者：调用其它服务提供的接口
  • 注册中心：记录并监控微服务各实例状态，推送服务变更信息

服务提供者会在启动时注册自己信息到注册中心，消费者可以从注册中心订阅和拉取服务信息。

服务提供者通过心跳机制向注册中心报告自己的健康状态，当心跳异常时注册中心会将异常服务剔除，并通知订阅了该服务的消费者。

消费者可以通过负载均衡算法，从多个实例中选择一个。

3.2 Nacos

Nacos是目前国内企业中占比最多的注册中心组件，是阿里巴巴的产品，目前已经加入SpringcloudAlibaba中。

详见：github.com/alibaba/nacos

3.3 服务注册与服务发现

服务注册：

  1. 引入nacos discovery依赖
  2. 配置Nacos地址

服务发现：消费者需要连接nacos以拉取和订阅服务，因此服务发现的前两步与服务注册是一样，后面再加上服务调用即可：

  1. 引入nacos discovery依赖
  2. 配置nacos地址
  3. 服务发现

3.4 OpenFeign

OpenFeign（官方地址：github.com/OpenFeign/feign）是一个声明式的http客户端，是SpringCloud在Eureka公司开源的Feign基础上改造而来。作用：基于SpringMVC的常见注解，使得能够优雅的实现http请求的发送。

3.4.1 快速入门

OpenFeign已经被SpringCloud自动装配，实现起来非常简单：

  1. 引入依赖，包括OpenFeign和负载均衡组件SpringCloudLoadBalancer
  2. 通过@EnableFeignClients注解，启用OpenFeign功能
  3. 编写FeignClient
  4. 使用FeignClient，实现远程调用

3.4.2 连接池

OpenFeign对Http请求做了优雅的伪装，但其底层发起http请求依赖于其它的框架。这些框架可自行选择，包括
以下三种：

  1. HttpURLConnection：默认实现，不支持连接池
  2. Apache HttpClient：支持连接池
  3. OKHttp：支持连接池

具体源码可参考FeignBlockingLoadBalancerClient类中的delegate成员变量。

OpenFeign整合OKHttp的步骤如下：

  1. 引入依赖
  2. 开启连接池功能

3.4.3 最佳实践

当定义的FeignClient不在SpringBootApplication的扫描包范围时，这些FeignClient无法使用。有两种方式解决：

  1. 方式一：指定FeignClient所在包
  2. 方式二：指定FeignClient字节码

3.4.4 日志输出

OpenFeign仅在FeignClient所在包的日志级别为DEBUG时才会输出日志，其日志级别有4级：

  • NONE： 不记录任何日志信息【默认】
  • BASIC：仅记录请求的方法，URL以及响应状态码和执行时间
  • HEADERS：在BASIC的基础上，额外记录了请求和响应的头信息
  • FULL：记录所有请求和响应的明细，包括头信息、请求体、元数据。

由于Feign默认的日志级别为NONE，故默认看不到请求日志。

要自定义日志级别需要声明一个类型为Logger.Level的Bean，在其中定义日志级别。但此时这个Bean并未生效，要想配置某个FeignClient的日志，可以在@FeignClient注解中声明。如果想要全局配置，让所有FeignClient都按照这个日志配置，则需要在@EnableFeignClients注解中声明。

4 网关

网关：网络的关口，负责请求的路由、转发、身份校验。

在SpringCloud中网关的实现包括两种：

  1. Spring Cloud Gateway
    • Spring官方出品
    • 基于WebFlux响应式编程
    • 无需调优即可获得优异性能
  2. Netfilx Zuul
    • Netflix出品
    • 基于Servlet的阻塞式编程
    • 需要调优才能获得与SpringCloudGateway类似的性能

4.1 网关路由

步骤：

  1. 创建新模块
  2. 引入网关依赖
  3. 编写启动类
  4. 配置路由规则
spring:
    cloud:
        gateway:
            routes:
                - id: item  # 路由规则id，自定义，唯一
                  uri: lb://item-service    # 路由目标微服务，lb表示负载均衡
                  predicates:   # 路由断言，判断请求是否符合规则，符合则路由到目标
                   - Path=/item/**
                - id: xx
                  uri: lb://xx-service
                  predicates:
                   - Path=/xx/**

网关路由对应的lava类型是RouteDefinition，其中常见的属性有：

  1. id：路由唯一标示
  2. uri：路由目标地址
  3. predicates：路由断言，判断请求是否符合当前路由。
    • Spring提供了12种基本的RoutePredicateFactory实现（详见Spring Cloud官网）
  4. filters：路由过滤器，对请求或响应做特处理。
    • 网关中提供了33种路由过滤器，每种过滤器都有独特的作用。

4.2 网关登录校验

网关请求处理流程：

  1. 路由映射器
    • HandlerMapping的默认实现是RoutePredicateHandlerMapping
    • HandlerMapping根据请求找到匹配的路由井存入上下文，然后把请求交给webHandler处理
  2. 请求处理器
    • 默认实现是FilteringWebHandler，顾名思义是一个过滤器处理器。它会加载网关中配置的多个过滤器，放入集合并排序，形成过滤器链。然后依次执行这些过滤器。
  3. Netty路由过滤器
    • 负责将请求转发到微服务，当微服务返回结果后存入上下文
  4. 过滤器
    • 过滤器内部包含两部分逻辑——pre和post，分别会在请求路由到微服务之前和之后执行。
    • 当所有Filter的pre逻辑都依次顺序执行通过后，请求才会被路由到微服务，否则会被拦截，后续过滤器不再执行。
    • 微服务返回结果后，再倒序执行Filter的post逻辑

网关过滤器有两种，分别为：

  • GatewayFilter：路由过滤器，作用于任意指定的路由；默认不生效，要配置到路由后生效。
  • GlobalFilter：全局过滤器，作用范围是所有路由；声明后自动生效。

自定义GlobalFilter比较简单，直接实现GlobalFilter接口即可：

@Component
public class MyGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1. 获取请求
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        // 2. 过滤器业务处理
        HttpHeaders headers = request.getHeaders();
        System.out.println("headers = " + headers);
        // 3. 放行
        return chain.filter(exchange);
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        // 过滤器执行顺序：值越小，优先级越高
        return 0;
    }
}
  • filter方法中的两个参数：
    1. ServerWebExchange exchange：请求上下文，包含整个过滤器链内共享数据，例如request、response等。
    2. GatewayFilterChain chain：过滤器链。当前过滤器执行完后，调用过滤器链中的下一个过滤器。

发表评论