认识微服务

  • 随着互联网行业的发展，对服务的要求也越来越高，服务架构也从单体架构逐渐演变为现在流行的微服务架构。那这些架构之间有怎样的区别呢？

单体架构

  • 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
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  • 单体架构优缺点如下

    • ```
      优点

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        - 架构简单
        - 部署成本低

      - ```
        缺点
      • 耦合度高（维护困难、升级困难）

分布式架构

  • 分布式架构：根据业务功能对系统做拆分，每个业务功能模块作为独立项目开发，称为一个服务
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  • 分布式架构优缺点如下

    • ```
      优点

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      6

        - 降低服务耦合
        - 有利于服务升级和拓展

      - ```
        缺点
      • 服务调用关系错综复杂

  • 分布式架构虽然降低了服务耦合，但是服务拆分时也有很多问题需要思考

    • 服务拆分的细粒度如何界定？
    • 服务之间如何调用？
    • 服务的调用关系如何管理？

  • 人们需要指定一套行之有效的标准来约数分布式架构

微服务

  • 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（例如积分服务挂了，不能影响到用户服务等其他服务）
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  • 微服务的上述特性其实是在给分布式架构制定一个标准，进一步降低服务之间的耦合度，提供服务的独立性和灵活性。做到高内聚，低耦合
  • 因此，可以认为微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案
  • 但方案该怎么落地？选用什么样的技术栈？全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案
  • 其中在Java领域最引人瞩目的就是SpringCloud 提供的方案了

SpringCloud

  • SpringCloud 是目前国内使用最广泛的微服务架构。官网地址：https://spring.io/projects/spring-cloud
  • SpringCloud 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。
  • 其中常见的组件包括
    • 微服务注册与发现
      • 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
  • 另外，SpringCloud 底层是依赖于SpringBoot的，并且有版本的兼容关系，如下
Release Train Boot Version
2020.0.x aka llford 2.4.x
Hoxton 2.2.x,2.3.x (Starting with SR5)
Greenwich 2.1.x
Finchley 2.0.x
Edgware 1.5.x
Dalston 1.5.X
  • 本文的学习版本是Hoxton.SR10，因此对应的是SpringBoot版本是2.3.x

总结

  • 单体架构：简单方便，高度耦合，扩展性差，适合小型项目。例如：学生管理系统
  • 分布式架构：松耦合，扩展性好，但架构复杂，难度大。适合大型互联网项目。例如：京东、淘宝
  • 微服务：一种更好的分布式架构方案
    • 优点：拆分力度更小、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
  • SpringCloud 是微服务架构的一站式解决方案，集成了各种优秀的微服务功能组件

服务拆分和远程调用

  • 任何分布式架构都离不开服务的拆分，微服务也是一样

服务拆分原则

  • 微服务拆分的几个原则
    1. 不同微服务，不要重复开发相同业务
    2. 微服务数据独立，不要访问其他微服务的数据库
    3. 微服务可以将自己的业务暴露为接口，供其他微服务调用
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服务拆分示例

  • cloud-demo：父工程，管理依赖
    • order-service：订单微服务，负责订单相关业务
    • user-service：用户微服务，负责用户相关业务
  • 需求
    • 订单微服务和用户微服务必须有各自的数据库，相互独立
    • 订单服务和用户服务都对外暴露Restful的接口
    • 订单服务如果需要查询用户信息，只能调用用户服务的Restful接口，不能查询用户数据库

导入Sql语句

  • Order表
  • User表
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CREATE DATABASE cloud_order;
USE cloud_order;
SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- Table structure for tb_order
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `tb_order`;
CREATE TABLE `tb_order`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单id',
  `user_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '用户id',
  `name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '商品名称',
  `price` bigint(20) NOT NULL COMMENT '商品价格',
  `num` int(10) NULL DEFAULT 0 COMMENT '商品数量',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `username`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 109 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;

-- ----------------------------
-- Records of tb_order
-- ----------------------------
INSERT INTO `tb_order` VALUES (101, 1, 'Apple 苹果 iPhone 12 ', 699900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (102, 2, '雅迪 yadea 新国标电动车', 209900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (103, 3, '骆驼（CAMEL）休闲运动鞋女', 43900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (104, 4, '小米10 双模5G 骁龙865', 359900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (105, 5, 'OPPO Reno3 Pro 双模5G 视频双防抖', 299900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (106, 6, '美的（Midea) 新能效 冷静星II ', 544900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (107, 2, '西昊/SIHOO 人体工学电脑椅子', 79900, 1);
INSERT INTO `tb_order` VALUES (108, 3, '梵班（FAMDBANN）休闲男鞋', 31900, 1);

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

导入demo

  • 导入黑马提供好的demo，里面包含了order-service和user-service，将其配置文件中的数据库修改为自己的配置，随后将这两个服务启动，开始我们的调用案例

实现远程调用案例

  • 在order-service中的web包下，有一个OrderController，是根据id查询订单的接口

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    @RestController
    @RequestMapping("order")
    public class OrderController {

       @Autowired
       private OrderService orderService;

        @GetMapping("{orderId}")
        public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
            // 根据id查询订单并返回
            return orderService.queryOrderById(orderId);
        }
    }

  • 我们打开浏览器，访问

    http://localhost:8080/order/101

，是可以查询到数据的，但此时的user是null

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{
	"id": 101,
	"price": 699900,
	"name": "Apple 苹果 iPhone 12 ",
	"num": 1,
	"userId": 1,
	"user": null
}

  • 在user-service中的web包下，也有一个UserController，其中包含一个根据id查询用户的接口

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    @Slf4j
    @RestController
    @RequestMapping("/user")
    public class UserController {

        @Autowired
        private UserService userService;

        /**
         * 路径： /user/110
         *
         * @param id 用户id
         * @return 用户
         */
        @GetMapping("/{id}")
        public User queryById(@PathVariable("id") Long id) {
            return userService.queryById(id);
        }
    }

  • 我们打开浏览器，访问

    http://localhost:8081/user/1

，查询到的数据如下

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{
	"id": 1,
	"username": "柳岩",
	"address": "湖南省衡阳市"
}

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，一并返回
    img
  • 因此，我们需要在order-service 中向user-service 发起一个http 请求，调用http://localhost:8081/user/{userId} 这个接口。
  • 大概步骤如下
    1. 注册一个RestTemplate 的实例到Spring 容器
    2. 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
    3. 将查询到的User 填充到Order 对象，一并返回

注册RestTemplate

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

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    @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queryById方法

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    @Service
    public class OrderService {

        @Autowired
        private OrderMapper orderMapper;
        @Autowired
        private RestTemplate restTemplate;

        public Order queryOrderById(Long orderId) {
            // 1.查询订单
            Order order = orderMapper.findById(orderId);
            // 2. 远程查询User
            // 2.1 url地址，这里的url是写死的，后面会改进
            String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
            // 2.2 发起调用
            User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
            // 3. 存入order
            order.setUser(user);
            // 4.返回
            return order;
        }
    }

  • 再次访问http://localhost:8080/order/101， 这次就能看到User数据了

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    {
    	"id": 101,
    	"price": 699900,
    	"name": "Apple 苹果 iPhone 12 ",
    	"num": 1,
    	"userId": 1,
    	"user": {
    		"id": 1,
    		"username": "柳岩",
    		"address": "湖南省衡阳市"
    	}
    }

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，被其他微服务调用的服务（提供接口给其他微服务）
    • 服务消费者：一次业务中，调用其他微服务的服务（调用其他微服务提供的接口）
  • 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又调用的服务C，那么服务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提供了三个实例，占用的分别是8081、8082、8083端口
  • 那我们来思考几个问题
    • 问题一：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？
    • 问题二：有多个user-service实例地址，order-service调用时，该如何选择？
    • 问题三：order-service如何得知某个user-service实例是否健康，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
    img

  • 那么现在来回答之前的各个问题

    • ```
      问题一

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        ：order-service如何得知user-service实例地址？

        - 获取地址信息流程如下
          1. 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
          2. eureka-server保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系
          3. 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

      - ```
        问题二

      ：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

    • ```
      问题三

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          ：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，报告自己的状态，成为心跳

          - 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，就能将该故障实例排除了

            注意：一个微服务，即可以是服务提供者，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，我们接下来动手实践的步骤包括

        1. 搭建注册中心
           - 搭建EurekaServer
        2. 服务注册
           - 将user-service、order-service都注册到eureka
        3. 服务发现
           - 在order-service中完成服务拉取，然后通过负载均衡挑选一个服务，实现远程调用

      ## 搭建eureka-server

      - 首先我们注册中心服务端：eureka，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，这里就直接创建一个maven项目就好了，然后填写服务信息

      ### 引入eureka依赖

      - 引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖：

        ```XML
        <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

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

编写配置文件

  • 编写一个application.yml文件，内容如下

  • 为什么也需要配置eureka的服务名称呢？

    • eureka也会将自己注册为一个服务

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      server:
        port: 10086 # 服务端口
      spring:
        application:
          name: eureka-server # eureka的服务名称
      eureka:
        client:
          service-url: # eureka的地址信息
            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://localhost:10086/， 看到如下结果就是成功了
    img

  • 从图中我们也可以看出eureka确实是将自己注册为了一个服务，这里的Kyle是主机名，也就是127.0.0.1

    UP (1) - Kyle:eureka-server:10086

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.xml文件中，引入下面的eureka-client依赖

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    <!-- eureka-client -->
    <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

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    spring:
      application:
        name: order-service
    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，其操作步骤就是复制一份user-service的配置，name配置为UserApplication2，同时也要配合VM选项，修改端口号-Dserver.port=8082，点击确定之后，在IDEA的服务选项卡中，就会出现两个user-service启动配置，一个端口是8081，一个端口是8082
  • 之后我们按照相同的方法配置order-service，并将两个user-service和一个order-service都启动，然后查看eureka-server管理页面，发现服务确实都启动了，而且user-service有两个
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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.xml文件中，引入eureka-client依赖

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    <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

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    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，并实现负载均衡

  • 不过这些操作并不需要我们来做，是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

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    @LoadBalanced

    注解

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    @MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
    @SpringBootApplication
    public class OrderApplication {

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

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

  • 修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法，修改访问路径，用服务名来代替ip、端口

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    public Order queryOrderById(Long orderId) {
        // 1.查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
        // 2. 远程查询User
        // 2.1 url地址，用user-service替换了localhost:8081
        String url = "http://user-service/user/" + order.getUserId();
        // 2.2 发起调用
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        // 3. 存入order
        order.setUser(user);
        // 4.返回
        return order;
    }

  • Spring会自动帮我们从eureka-server端，根据user-service这个服务名称，获取实例列表，然后完成负载均衡

小结

  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
    • 引入eureka-client依赖
    • 在application.yml中配置eureka地址
    • 在RestTemplate添加@LoadBalanced注解
    • 用服务提供者的服务名称远程调用

Ribbon负载均衡

  • 在这个小节，我们来说明@LoadBalanced注解是怎么实现的负载均衡功能

负载均衡原理

源码跟踪

  • 为什么我们只输入了service名称就可以访问了呢？之前还得获取ip和端口
  • 答案显然是有人帮我们根据service名称，获取到了服务实例的ip和端口。它就是LoadBalancerInterceptor，这个类会第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
  • 那下面我们来进行源码跟踪

  1. LoadBalancerInterceptor

    • 代码如下

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      public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
          private LoadBalancerClient loadBalancer;
          private LoadBalancerRequestFactory requestFactory;

          public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer, LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
              this.loadBalancer = loadBalancer;
              this.requestFactory = requestFactory;
          }

          public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer) {
              this(loadBalancer, new LoadBalancerRequestFactory(loadBalancer));
          }

          public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body, final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
              URI originalUri = request.getURI();
              String serviceName = originalUri.getHost();
              Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);
              return (ClientHttpResponse)this.loadBalancer.execute(serviceName, this.requestFactory.createRequest(request, body, execution));
          }
      }

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    • 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

      1. request.getURI()：获取请求uri，本利中就是http://user-service/user/1
      2. originalUri.getHost()：获取uri路径的主机名，其实就是服务id，user-service
      3. this.loadBalancer.execute：处理服务id和用户请求

    • 这里的this.loadBalancer是LoadBalancerClient类型，我们继续跟入

  2. LoadBalancerClient

    • 继续跟入execute方法

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      public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request, Object hint) throws IOException {
          ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer(serviceId);
          Server server = this.getServer(loadBalancer, hint);
          if (server == null) {
              throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
          } else {
              RibbonServer ribbonServer = new RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
              return this.execute(serviceId, (ServiceInstance)ribbonServer, (LoadBalancerRequest)request);
          }
      }

      img

    • 代码是这样的

      1. 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
      2. getServer(loadBalancer, hint)：利用内置的负载均衡算法，从服务列表中选择一个，本例中，可以看到获取到的是8081端口

    • 放行后，再次访问并跟踪，这次获取到的是8082端口，果然实现了负载均衡
      img

  3. 负载均衡策略IRule

    • 在刚才的代码中，可以看到获取服务是通过一个getServer的方法来做负载均衡，我们继续跟入，会发现这样一段代码

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      public Server chooseServer(Object key) {
          if (this.counter == null) {
              this.counter = this.createCounter();
          }

          this.counter.increment();
          if (this.rule == null) {
              return null;
          } else {
              try {
                  return this.rule.choose(key);
              } catch (Exception var3) {
                  logger.warn("LoadBalancer [{}]:  Error choosing server for key {}", new Object[]{this.name, key, var3});
                  return null;
              }
          }
      }

    • 在try/catch代码块中，进行服务选择的是this.rule.choose(key)，那我们看看这个rule是谁
      img

    • 这里的rule默认值是一个RoundRobinRule，也就是轮询

    • 那么到这里，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
      img
    • 整个流程如下
      1. 拦截我们的RestTemplate请求：http://user-service/user/1
      2. RibbonLoadBalancerClient会从请求url中获取服务名称，也就是user-service
      3. DynamicServerListLoadBalancer根据user-service到eureka拉取服务列表
      4. eureka返回列表，localhost:8081、localhost:8082
      5. IRule利用内置负载均衡规则，从列表中选择一个，例如localhost:8081
      6. RibbonLoadBalancerClient修改请求地址，用localhost:8081替代user-service，得到http://localhost:8081/user/1， 发起真实请求

负载均衡策略

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
    img
  • 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IRule，此种方式定义的负载均衡规则，对所有微服务均有效

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

    2. 配置文件方式：在order-service中的application.yml文件中，添加新的配置也可以修改规则

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      user-service: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是user-service服务
        ribbon:
          NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则

      注意：一般使用没人的负载均衡规则，不做修改

饥饿加载

  • Ribbon默认是采用懒加载，即第一次访问时，才回去创建LoadBalanceClient，请求时间会很长

  • 而饥饿加载在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

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    ribbon:
      eager-load:
        enabled: true # 开启饥饿加载
        clients: user-service  # 指定对user-service这个服务进行饥饿加载，可以指定多个服务

小结

  1. Ribbon负载均衡规则

    • 规则接口是IRule
    • 默认实现是ZoneAvoidanceRule，根据zone选择服务列表，然后轮询

  2. 负载均衡自定义方式

    • 代码方式：配置灵活，但修改时需要重新打包发布
    • 配置方式：直观，方便，无需重新打包发布，但是无法做全局配置（只能指定某一个微服务）

  3. 饥饿加载

    • 开启饥饿加载

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      enable: true

    • 指定饥饿加载的微服务名称，可以配置多个

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      clients: 
        - user-service
        - xxx-service

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，SpringCloud Alibaba也推出了一个名为Nacos的注册中心

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，相比于Eureka，功能更加丰富，在国内受欢迎程度较高

  • 在Nacos的GitHub页面，提供有下载链接，可以下载编译好的Nacos服务端或者源代码：

  • 下载好了之后，将文件解压到非中文路径下的任意目录，目录说明：

    • bin：启动脚本
    • conf：配置文件

  • Nacos的默认端口是8848，如果你电脑上的其它进程占用了8848端口，请先尝试关闭该进程。

    • 如果无法关闭占用8848端口的进程，也可以进入nacos的conf目录，修改配置文件application.properties中的server.port

  • Nacos的启动非常简单，进入bin目录，打开cmd窗口执行以下命令即可

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    startup.cmd -m standalone

  • 之后在浏览器访问http://localhost:8848/nacos 即可，默认的登录账号和密码都是nacos

服务注册到Nacos

  • Nacos是SpringCloudAlibaba的组件，而SpringCloud Alibaba也遵循SpringCloud中定义的服务注册、服务发现规范。因此使用Nacos与使用Eureka对于微服务来说，并没有太大区别
  • 主要差异在于
    1. 依赖不同
    2. 服务地址不同

引入依赖

  • 在cloud-demo父工程的pom.xml文件中引入SpringCloudAlibaba的依赖

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    <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文件引入nacos-discovery依赖

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

    注意：同时也要将eureka的依赖注释/删除掉

配置Nacos地址

  • 在user-service和order-service的application.yml中添加Nacos地址

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

    注意：同时也要将eureka的地址注释掉

重启服务

  • 重启微服务后，登录nacos的管理页面，可以看到微服务信息
    img

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，在杭州机房
    • 127.0.0.1:8082，在杭州机房
    • 127.0.0.1:8083，在上海机房
  • Nacod就将在同一机房的实例，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，例如在杭州，上海，每个集群下可以有多个实例，形成分级模型
  • 微服务相互访问时，应该尽可能访问同集群实例，因为本地访问速度更快，房本集群内不可用时，才去访问其他集群
    • 例如：杭州机房内的order-service应该有限访问同机房的user-service，若无法访问，则去访问上海机房的user-service

给user-service配置集群

  • 修改user-service的application.yml文件，添加集群配置

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

  • 重启两个user-service实例

  • 之后我们再复制一个user-service的启动配置，端口号设为8083，之后修改application.yml文件，将集群名称设为上海，之后启动该服务

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

  • 那么我们现在就启动了两个集群名称为HZ的user-service，一个集群名称为SH的user-service，在Nacos控制台看到如下结果
    img

  • Nacos服务分级存储模型

    1. 一级是服务，例如user-service
    2. 二级是集群，例如杭州或上海
    3. 三级是实例，例如杭州机房的某台部署了user-service的服务器

  • 如何设置实例的集群属性

    • 修改application.yml文件，添加spring.cloud.nacos.discovery.cluster-name属性即可

同集群优先的负载均衡

  • 默认的ZoneAvoidanceRule并不能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，修改其application.yml文件，将集群名称配置为HZ

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

    2. 修改负载均衡规则

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      user-service: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是user-service服务
        ribbon:
          NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则

  • 那我们现在访问http://localhost:8080/order/101 ，同时观察三个user-service的日志输出，集群名称为HZ的两个user-service可以看到日志输出，而集群名称为SH的user-service则看不到日志输出

  • 那我们现在将集群名称为HZ的两个user-service服务停掉，那么现在访问http://localhost:8080/order/101， 则集群名称为SH的user-service会输出日志

  • NacosRule负载均衡策略

    1. 优先选择统计群服务实例列表
    2. 本地鸡群找不到提供者，才去其他集群寻找，并且会报警告
    3. 确定了可用实例列表后，再采用随机负载均衡挑选实例

权重配置

  • 实际部署中肯定会出现这样的场景

    • 服务器设备性能由沙溢，部分实例所在的机器性能较好，而另一些较差，我么你希望性能好的机器承担更多的用户请求
    • 但默认情况下NacosRule是统计群内随机挑选，不会考虑机器性能的问题

  • 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，即可以修改权重

    注意：若权重修改为0，则该实例永远不会被访问
    我们可以将某个服务的权重修改为0，然后进行更新，然后也不会影响到用户的正常访问别的服务集群，之后我们可以给更新后的该服务，设置一个很小的权重，这样就会有一小部分用户来访问该服务，测试该服务是否稳定（类似于灰度测试）

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下可以由group、service等
    • 不同的namespace之间相互隔离，例如不同的namespace的服务互相不可见

创建namespace

  • 默认情况下，所有的service、data、group都是在同一个namespace，名为public
  • 我们点击命名空间 -> 新建命名空间 -> 填写表单，可以创建一个新的namespace
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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

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    spring:
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:8848
          discovery:
            cluster-name: HZ
            namespace: ea980a8c-c886-4a2c-8653-d29c62d518bb # 命名空间，填上图中的命名空间ID

  • 重启order-service后，访问Nacos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user-service，若访问http://localhost:8080/order/101 则会报错
    img

Nacos和Eureka的区别

  • Nacos的服务实例可以分为两种类型

    1. 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
    2. 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

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    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
    img

  • Nacos与Eureka的共同点

    1. 都支持服务注册和服务拉取
    2. 都支持服务提供者心跳方式做健康监测

  • Nacos与Eureka的区别

    1. 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（但是对服务器压力比较大，不推荐）
    2. 临时实例心跳不正常会被剔除，非临时实例则不会被剔除
    3. 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
    4. Nacos集群默认采用AP方式，当急群众存在非临时实例时，采用CP模式；Eureka采用AP方式

Nacos配置管理

  • Nacos除了可以做注册中心，同样还可以做配置管理来使用

统一配置管理

  • 当微服务部署的实例越来越多，达到数十、数百时，诸葛修改微服务配置就会让人抓狂，而且容易出错，所以我们需要一种统一配置管理方案，可以集中管理所有实例的配置
  • Nacos一方面可以将配置集中管理，另一方面可以在配置变更时，及时通知微服务，实现配置的热更新

在Nacos中添加配置文件

  • 如何在Nacos中管理配置呢

    • 配置列表 -> 点击右侧加号

  • 在弹出的表单中，填写配置信息

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    pattern:
      dateformat: yyyy-MM-dd HH:mm:ss

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    注意：只有需要热更新的配置才有放到Nacos管理的必要，基本不会变更的一些配置，还是保存到微服务本地比较好（例如数据库连接配置等）

从微服务拉取配置

  • 微服务要拉取Nacos中管理的配置，并且与本地的application.yml配置合并，才能完成项目启动

  • 但如果上位读取application.yml，又如何得知Nacos地址呢？

  • Spring引入了一种新的配置文件：bootstrap.yml文件，会在application.yml之前被读取，流程如下

    1. 项目启动
    2. 加载bootstrap.yml文件，获取Nacos地址，配置文件id
    3. 根据配置文件id，读取Nacos中的配置文件
    4. 读取本地配置文件application.yml，与Nacos拉取到的配置合并
    5. 创建Spring容器
    6. 加载bean

  • 引入nacos-config依赖

    • 首先在user-service服务中，引入nacos-config的客户端依赖

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      <!--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.yml

    • 然后在user-service中添加一个bootstrap.yml文件，内容如下

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      spring:
        application:
          name: user-service # 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。

  • 在本例中，就是读取user-service-dev.yaml

  • 测试是否真的读取到了，我们在user-service的UserController中添加业务逻辑，读取nacos中的配置信息pattern.dateformat配置

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    @Value("${pattern.dateformat}")
    private String dateformat;

    @GetMapping("/test")
    public String test() {
        return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));
    }

  • 打开浏览器，访问http://localhost:8081/user/test， 看到如下结果，则说明确实读取到了配置信息
    img

配置热更新

  • 我们最终的目的，是修改Nacos中的配置后，微服务中无需重启即可让配置生效，也就是配置热更新
  • 要实现配置热更新，可以使用两种方式

方式一

  • 在@Value注入的变量类上添加注解@RefreshScope（刷新作用域）

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    @Slf4j
    @RestController
    @RequestMapping("/user")
    @RefreshScope
    public class UserController {

        @Value("${pattern.dateformat}")
        private String dateformat;

        @GetMapping("/test")
        public String test() {
            return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));
        }
    }

  • 测试是否热更新

    • 启动服务，打开浏览器，访问http://localhost:8081/user/test， 由于我们之前配置的dateformat是yyyy-MM-dd MM:hh:ss，所以看到的日期格式为2023-5-12 22:11:03

    • 那我们现在直接在Nacos中编辑配置信息，并保存

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      pattern:
        dateformat: yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss

    • 无需重启服务器，直接刷新页面，看到的日期格式为2023年5月12日 22:16:13，说明确实是热更新

方式二

  • 使用@ConfigurationProperties注解代替@Value注解

  • 在user-service服务中，添加一个类，读取

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    pattern.dateformat

    属性

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

  • 在UserController中用这个类来代替

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    @Value
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    @Slf4j
    @RestController
    @RequestMapping("/user")
    @RefreshScope
    public class UserController {
        @Autowired
        private PatternProperties patternProperties;

        @GetMapping("/test")
        public String test() {
            return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.getDateformat()));
        }
    }

  • 使用同样的方法进行测试，这里就不赘述了

配置共享

  • 其实微服务启动时，回去Nacos读取多个配置文件，例如
    • [spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml，例如：user-service-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
  • 那下面我们通过案例来测试配置共享

添加一个环境共享配置

  • 我们在Nacos中添加一个

    1
    Data ID

    为

    1
    user-service.yml

    文件，编写的配置内容如下

    1
    2
    pattern:
      envSharedValue: 多环境共享属性值

  • 修改user-service-dev.yml文件

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    pattern:
      dateformat: yyyy/MM/dd HH:mm:ss
      env: user-service开发环境配置

在user-service中读取共享配置

  • 修改我们的PatternProperties类，添加envSharedValue和env属性

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

  • 同时修改UserController，添加一个方法

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    @Slf4j
    @RestController
    @RequestMapping("/user")
    @RefreshScope
    public class UserController {
        @Autowired
        private PatternProperties patternProperties;

        @GetMapping("/prop")
        public PatternProperties prop(){
            return patternProperties;
        }
    }

  • 修改UserApplication2的启动项，改变其profile值为test（改变环境），同时新建一个user-service-test.yml配置

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    pattern:
      dateformat: yyyy-MM-dd HH:mm:ss
      env: user-service测试环境配置

  • 那现在，我们的UserApplication加载的是user-service-dev.yml和user-service.yml这两个配置文件

  • 我们的UserApplication2加载的是user-service-test.yml和user-service.yml这两个配置文件

  • 启动这两个服务，打开浏览器分别访问

    http://localhost:8081/user/prop

和

http://localhost:8082/user/prop，看到的结果如下

  • UserApplication（dev环境）

  • UserApplication2（test环境）

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    {
    	"dateformat": "yyyy/MM/dd HH:mm:ss",
    	"envSharedValue": "多环境共享属性值",
    	"env": "user-service开发环境配置"
    }
  • 可以看出，不管是dev还是test环境，都读取到了envSharedValue这个属性的值，且dev和test也都有自己特有的属性值

配置共享的优先级

  • 当Nacos、服务笨蛋同时出现相同属性时，优先级也有高低之分
  • 服务名-profile.yaml > 服务名.yaml > 本地配置
    • user-service-dev.yaml > user-service.yaml > application.yaml

搭建Nacos集群

集群结构图

  • Nacos生产环境下一定要部署为集群状态

  • 官方给出的Nacos集群图
    img

  • 其中包含3个Nacos节点，然后一个负载均衡器代理3个Nacos。这里的负载均衡器可以使用Nginx，关于Nginx的基本使用，我在前面的一篇文章也做过介绍

img

瑞吉外卖项目优化

https://w-zx.cc/posts/ruiji02.html

  • 我们计划的集群结构
    img

  • 3个Nacos节点的地址

节点 ip port
nacos1 192.168.150.1 8845
nacos2 192.168.150.1 8846
nacos3 192.168.150.1 8847

搭建集群

  • 搭建集群的基本步骤

    1. 搭建数据库，初始化数据库表结构

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      CREATE DATABASE IF NOT EXISTS nacos_config;
      USE nacos_config;
      CREATE TABLE `config_info` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
      `group_id` VARCHAR(255) DEFAULT NULL,
      `content` LONGTEXT NOT NULL COMMENT 'content',
      `md5` VARCHAR(32) DEFAULT NULL COMMENT 'md5',
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
      `src_user` TEXT COMMENT 'source user',
      `src_ip` VARCHAR(50) DEFAULT NULL COMMENT 'source ip',
      `app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL,
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT '租户字段',
      `c_desc` VARCHAR(256) DEFAULT NULL,
      `c_use` VARCHAR(64) DEFAULT NULL,
      `effect` VARCHAR(64) DEFAULT NULL,
      `type` VARCHAR(64) DEFAULT NULL,
      `c_schema` TEXT,
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_configinfo_datagrouptenant` (`data_id`,`group_id`,`tenant_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='config_info';

      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = config_info_aggr   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `config_info_aggr` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
      `group_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'group_id',
      `datum_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'datum_id',
      `content` LONGTEXT NOT NULL COMMENT '内容',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL COMMENT '修改时间',
      `app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL,
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT '租户字段',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_configinfoaggr_datagrouptenantdatum` (`data_id`,`group_id`,`tenant_id`,`datum_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='增加租户字段';


      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = config_info_beta   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `config_info_beta` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
      `group_id` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'group_id',
      `app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL COMMENT 'app_name',
      `content` LONGTEXT NOT NULL COMMENT 'content',
      `beta_ips` VARCHAR(1024) DEFAULT NULL COMMENT 'betaIps',
      `md5` VARCHAR(32) DEFAULT NULL COMMENT 'md5',
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
      `src_user` TEXT COMMENT 'source user',
      `src_ip` VARCHAR(50) DEFAULT NULL COMMENT 'source ip',
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT '租户字段',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_configinfobeta_datagrouptenant` (`data_id`,`group_id`,`tenant_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='config_info_beta';

      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = config_info_tag   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `config_info_tag` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
      `group_id` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'group_id',
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT 'tenant_id',
      `tag_id` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'tag_id',
      `app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL COMMENT 'app_name',
      `content` LONGTEXT NOT NULL COMMENT 'content',
      `md5` VARCHAR(32) DEFAULT NULL COMMENT 'md5',
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
      `src_user` TEXT COMMENT 'source user',
      `src_ip` VARCHAR(50) DEFAULT NULL COMMENT 'source ip',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_configinfotag_datagrouptenanttag` (`data_id`,`group_id`,`tenant_id`,`tag_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='config_info_tag';

      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = config_tags_relation   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `config_tags_relation` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL COMMENT 'id',
      `tag_name` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'tag_name',
      `tag_type` VARCHAR(64) DEFAULT NULL COMMENT 'tag_type',
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'data_id',
      `group_id` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'group_id',
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT 'tenant_id',
      `nid` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
      PRIMARY KEY (`nid`),
      UNIQUE KEY `uk_configtagrelation_configidtag` (`id`,`tag_name`,`tag_type`),
      KEY `idx_tenant_id` (`tenant_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='config_tag_relation';

      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = group_capacity   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `group_capacity` (
      `id` BIGINT(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID',
      `group_id` VARCHAR(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'Group ID，空字符表示整个集群',
      `quota` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '配额，0表示使用默认值',
      `usage` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '使用量',
      `max_size` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '单个配置大小上限，单位为字节，0表示使用默认值',
      `max_aggr_count` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '聚合子配置最大个数，，0表示使用默认值',
      `max_aggr_size` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '单个聚合数据的子配置大小上限，单位为字节，0表示使用默认值',
      `max_history_count` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '最大变更历史数量',
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_group_id` (`group_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='集群、各Group容量信息表';

      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = his_config_info   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `his_config_info` (
      `id` BIGINT(64) UNSIGNED NOT NULL,
      `nid` BIGINT(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
      `data_id` VARCHAR(255) NOT NULL,
      `group_id` VARCHAR(128) NOT NULL,
      `app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL COMMENT 'app_name',
      `content` LONGTEXT NOT NULL,
      `md5` VARCHAR(32) DEFAULT NULL,
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
      `src_user` TEXT,
      `src_ip` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
      `op_type` CHAR(10) DEFAULT NULL,
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT '租户字段',
      PRIMARY KEY (`nid`),
      KEY `idx_gmt_create` (`gmt_create`),
      KEY `idx_gmt_modified` (`gmt_modified`),
      KEY `idx_did` (`data_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='多租户改造';


      /******************************************/
      /*   数据库全名 = nacos_config   */
      /*   表名称 = tenant_capacity   */
      /******************************************/
      CREATE TABLE `tenant_capacity` (
      `id` BIGINT(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID',
      `tenant_id` VARCHAR(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'Tenant ID',
      `quota` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '配额，0表示使用默认值',
      `usage` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '使用量',
      `max_size` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '单个配置大小上限，单位为字节，0表示使用默认值',
      `max_aggr_count` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '聚合子配置最大个数',
      `max_aggr_size` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '单个聚合数据的子配置大小上限，单位为字节，0表示使用默认值',
      `max_history_count` INT(10) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '最大变更历史数量',
      `gmt_create` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_tenant_id` (`tenant_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='租户容量信息表';


      CREATE TABLE `tenant_info` (
      `id` BIGINT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
      `kp` VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'kp',
      `tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT 'tenant_id',
      `tenant_name` VARCHAR(128) DEFAULT '' COMMENT 'tenant_name',
      `tenant_desc` VARCHAR(256) DEFAULT NULL COMMENT 'tenant_desc',
      `create_source` VARCHAR(32) DEFAULT NULL COMMENT 'create_source',
      `gmt_create` BIGINT(20) NOT NULL COMMENT '创建时间',
      `gmt_modified` BIGINT(20) NOT NULL COMMENT '修改时间',
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `uk_tenant_info_kptenantid` (`kp`,`tenant_id`),
      KEY `idx_tenant_id` (`tenant_id`)
      ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin COMMENT='tenant_info';

      CREATE TABLE `users` (
      `username` VARCHAR(50) NOT NULL PRIMARY KEY,
      `password` VARCHAR(500) NOT NULL,
      `enabled` BOOLEAN NOT NULL
      );

      CREATE TABLE `roles` (
      `username` VARCHAR(50) NOT NULL,
      `role` VARCHAR(50) NOT NULL,
      UNIQUE INDEX `idx_user_role` (`username` ASC, `role` ASC) USING BTREE
      );

      CREATE TABLE `permissions` (
      `role` VARCHAR(50) NOT NULL,
      `resource` VARCHAR(255) NOT NULL,
      `action` VARCHAR(8) NOT NULL,
      UNIQUE INDEX `uk_role_permission` (`role`,`resource`,`action`) USING BTREE
      );

      INSERT INTO users (username, PASSWORD, enabled) VALUES ('nacos', '$2a$10$EuWPZHzz32dJN7jexM34MOeYirDdFAZm2kuWj7VEOJhhZkDrxfvUu', TRUE);

      INSERT INTO roles (username, role) VALUES ('nacos', 'ROLE_ADMIN');

    2. 配置Nacos

      • 我们进入Nacos的conf目录，修改配置文件cluster.conf.example，重命名为cluster.conf，然后添加内容，如果后面启动报错了，就把这里的127.0.0.1换成本机真实IP

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        PLAINTEXT
        127.0.0.1:8845
        127.0.0.1:8846
        127.0.0.1:8847

      • 然后修改application.properties文件，添加数据库配置

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        spring.datasource.platform=mysql

        db.num=1

        db.url.0=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/nacos_config?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUnicode=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
        db.user.0=root
        db.password.0=root

    3. 启动Nacos集群

      • 将nacos文件夹复制3份，分别命名为：nacos1、nacos2、nacos3

      • 然后分别修改这三个文件夹中的application.properties

        • nacos1

          1
          server.port=8845

        • nacos2

          1
          server.port=8846

        • nacos3

          1
          server.port=8847

    4. Nginx反向代理

      • 修改conf/nginx.conf文件，将下面的配置粘贴到http块中

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        upstream nacos-cluster {
            server 127.0.0.1:8845;
            server 127.0.0.1:8846;
            server 127.0.0.1:8847;
        }

        server {
            listen       80;
            server_name  localhost;

            location /nacos {
                proxy_pass http://nacos-cluster;
            }
        }

      • 启动nginx，然后在浏览器访问http://localhost/nacos 即可
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      • 同时将bootstrap.yml中的Nacos地址修改为localhost:80，user-service和order-service中都改

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        spring:
          cloud:
            nacos:
              server-addr: localhost:80 # Nacos地址

      • 重启服务，在Nacos中可以看到管理的服务

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        若报错，请将前面的127.0.0.1换成本机ip，例如192.168.1.7这种的

Feign远程调用

  • 先来看看我们以前利用RestTemplate发起远程调用的代码

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    String url = "http://user-service/user/" + order.getUserId();
    User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);

  • 存在以下问题：

    1. 代码可读性差，编程体验不统一
    2. 参数复杂的URL难以维护（百度随便搜一个中文名词，然后看一下url有多长，有多少参数）

  • 我们可以利用Feign来解决上面提到的问题

  • Feign是一个声明式的http客户端，官网地址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

Feign替代RestTemplate

  • Feign的使用步骤如下

    1. 引入依赖

      • 我们在order-service服务的pom文件中引入Feign的依赖

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

    2. 添加注解

      • 在order-service的启动类上添加@EnableFeignClients注解，开启Feign的功能

    3. 编写Feign客户端

      • 在order-service中新建com.itcast.order.client包，然后新建一个接口，内容如下

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        @FeignClient("user-service")
        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

        1. 服务名称：user-service
        2. 请求方式：GET
        3. 请求路径：/user/{id}
        4. 请求参数：Long id
        5. 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

    4. 测试

      • 修改order-service中的OrderService类中的queryOrderById方法，使用Feign客户端代替RestTemplate

        • DIFF
        • 修改后的代码
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        @Service
        public class OrderService {
            @Autowired
            private OrderMapper orderMapper;
        -   @Autowired
        -   private RestTemplate restTemplate;
        +   @Autowired
        +   private UserClient userClient;

            public Order queryOrderById(Long orderId) {
                Order order = orderMapper.findById(orderId);
        -       String url = "http://user-service/user/" + order.getUserId();
        -       User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        +       User user = userClient.findById(order.getUserId());
                order.setUser(user);
                return order;
            }
        }

  1. 总结

    • 使用Feign的步骤
      1. 引入依赖
      2. 主启动类添加@EnableFeignClients注解
      3. 编写FeignClient接口
      4. 使用FeignClient中定义的方法替代RestTemplate

自定义配置

  • Feign可以支持很多的自定义配置，如下表所示
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
  • 一般情况下，默认值就能满足我们的使用，如果需要自定义，只需要创建自定义的@Bean覆盖默认的Bean即可，下面以日志为例来演示如何自定义配置

配置文件方式

  • 基于配置文件修改Feign的日志级别可以针对单个服务

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    feign:  
      client:
        config: 
          userservice: # 针对某个微服务的配置
            loggerLevel: FULL #  日志级别

  • 也可以针对所有服务

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    feign:  
      client:
        config: 
          default: # 这里用default就是全局配置，如果是写服务名称，则是针对某个微服务的配置
            loggerLevel: FULL #  日志级别

  • 而日志的级别分为四种

    1. NONE：不记录任何日志信息，这是默认值
    2. BASIC：仅记录请求的方法，URL以及响应状态码和执行时间
    3. HEADERS：在BASIC的基础上，额外记录了请求和响应头的信息
    4. FULL：记录所有请求和响应的明细，包括头信息、请求体、元数据

Java代码方式

  • 也可以基于Java代码修改日志级别，先声明一个类，然后声明一个Logger.Level的对象

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    public class DefaultFeignConfiguration {
        @Bean
        public Logger.Level feignLogLevel(){
            return Logger.Level.BASIC; //日志级别设置为 BASIC
        }
    }

  • 如果要全局生效，将其放到启动类的@EnableFeignClients这个注解中

    1
    @EnableFeignClients(defaultConfiguration = DefaultFeignConfiguration.class)

  • 如果是局部生效，则把它放到对应的@FeignClient注解中

    1
    @FeignClient(value = "user-service", configuration = DefaultFeignConfiguration.class)

Feign使用优化

  • Feign底层发起http请求，依赖于其他框架，其底层客户端实现包括

    1. URLConnection：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

  • 因此提高Frign的性能主要手段就是使用连接池，代替默认的URLConnection

  • 这里我们使用Apache的HttpClient来演示

    1. 引入依赖

      • 在order-service的pom文件中引入Apache的HttpClient依赖

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        <!--httpClient的依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>io.github.openfeign</groupId>
            <artifactId>feign-httpclient</artifactId>
        </dependency>

    2. 配置连接池

      • 在order-service的application.yml中添加配置

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        feign:
          client:
            config:
              default: # default全局的配置
                logger-level: BASIC # 日志级别，BASIC就是基本的请求和响应信息
          httpclient:
            enabled: true # 开启feign对HttpClient的支持
            max-connections: 200 # 最大的连接数
            max-connections-per-route: 50 # 每个路径的最大连接数

  • 小结，Feign的优化

    1. 日志级别尽量使用BASIC
    2. 使用HttpClient或OKHttp代替URLConnection
      • 引入feign-httpclient依赖
      • 配置文件中开启httpclient功能，设置连接池参数

最佳实践

  • 所谓最佳实践，就是使用过程中总结的经验，最好的一种使用方式

  • 仔细观察发现，Feign的客户端与服务提供者的controller代码十分相似

    • Feign
    • Controller
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    @FeignClient(value = "user-service",configuration = DefaultFeignConfiguration.class)
    public interface UserClient {
        @GetMapping("/user/{id}")
        User findById(@PathVariable("id") Long id);
    }
  • 除了方法名，其余代码几乎一模一样，那有没有一种方法简化这种重复的代码编写呢？

继承方式

  • 这两部分相同的代码，可以通过继承来共享

    1. 定义一个API接口，利用定义方法，并基于SpringMVC注解做声明

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

    2. Feign客户端和Controller都继承该接口

      • Feign客户端
      • Controller
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      @FeignClient(value = "user-service")
      public interface UserClient extends UserAPI{}

  • 优点

    1. 简单
    2. 实现了代码共享

  • 缺点

    1. 服务提供方、服务消费方紧耦合
    2. 参数列表中的注解映射并不会继承，所以Controller中必须再次声明方法、参数列表、注解

抽取方式

  • 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
  • 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
    img

实现基于抽取的最佳实践

  1. 抽取

    • 首先创建一个新的module，命名为feign-api，然后在pom文件中引入feign的starter依赖

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

    • 然后将order-service中编写的UserClient、User、DefaultFeignConfiguration都复制到feign-api项目中
      img

  2. 在order-service中使用feign-api

    • 首先，将order-service中的UserClient、User、DefaultFeignConfiguration等类或接口删除掉

    • 然后在order-service中的pom文件中引入我们自己编写的feign-api依赖

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      <dependency>
          <groupId>cn.itcast.demo</groupId>
          <artifactId>feign-api</artifactId>
          <version>1.0</version>
      </dependency>

    • 接着修改order-service中涉及到以上三个组件的代码爆红部分

  3. 解决包扫描问题

  • 现在UserClient在cn.itcast.feign.clients包下，而order-service的@EnableFeignClients注解是在cn.itcast.order包下，不在同一个包，无法扫描到UserClient

    • 方式一：指定Feign应该扫描的包

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      @EnableFeignClients(basePackages = "cn.itcast.feign.clients")

    • 方式二：指定需要加载的Client接口

      1
      @EnableFeignClients(clients = {UserClient.class})

Gateway服务网关

  • SpringCloudGateway是SpringCloud的一个全新项目，该项目是基于Spring 5.0，SpringBoot2.0和ProjectReactor等响应式办成和事件流技术开发的网关，它旨在为微服务框架提供一种简单有效的统一的API路由管理方式

为什么需要网关

  • Gateway网关是我们服务的守门神，是所有微服务的统一入口
  • 网关的核心功能特性
    1. 请求路由
    2. 权限控制
    3. 限流
  • 架构图如下
    img
  • 路由和负载均衡：一切请求都必须先经过gateway，但网关不处理业务，而是根据某种规则，把请求转发到某个微服务，这个过程叫路由。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡
  • 权限控制：网关作为微服务的入口，需要校验用户是否有请求资格，如果没有则拦截
  • 限流：当请求量过高时，在网关中按照微服务能够接受的速度来放行请求，避免服务压力过大
  • 在SpringCloud中网关的实现包括两种
    1. gateway
    2. zuul
  • Zuul是基于Servlet的实现，属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway则是基于Spring5中提供的WebFlux，属于响应式编程的实现，具备更好的性能

gateway快速入门

  • 下面，我们就来演示一下网关的基本路由功能，基本步骤如下

    1. 创建SpringBoot工程gateway，引入网关依赖

      • 创建一个maven工程就行，引入依赖如下

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        <!--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>

    2. 编写启动类

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

    3. 编写基础配置和路由规则

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      server:
        port: 10010 # 网关端口
      spring:
        application:
          name: gateway # 服务名称
        cloud:
          nacos:
            server-addr: localhost:80 # nacos地址（我这里还是用的nginx反向代理，你们可以启动一个单体的nacos，用8848端口）
          gateway:
            routes:
              - id: user-service # 路由id，自定义，只需要唯一即可
                uri: lb://user-service # 路由的目标地址，lb表示负载均衡，后面跟服务名称
                # uri: http://localhost:8081 # 路由的目标地址，http就是固定地址
                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，只要是以/user开头的，就符合规则
              - id: order-service # 按照上面的写法，再配置一下order-service
                uri: lb://order-service 
                predicates: 
                  - Path=/order/**

    4. 启动网关服务进行测试

   时，符合/user/**规则，请求转发到

   http://user-service/user/1，结果如下

   
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{
    "id": 1,
    "username": "柳岩",
    "address": "湖南省衡阳市"
}


 - 访问

   http://localhost:10010/order/101



   时，符合/order/**规则，请求转发到

   http://order-service/order/101，结果如下

   
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{
    "id": 101,
    "price": 699900,
    "name": "Apple 苹果 iPhone 12 ",
    "num": 1,
    "userId": 1,
    "user": {
        "id": 1,
        "username": "柳岩",
        "address": "湖南省衡阳市"
    }
}


 1. 网关陆游的流程图
    [![img](https://pic1.imgdb.cn/item/6370a93e16f2c2beb1c23c09.jpg)](https://pic1.imgdb.cn/item/6370a93e16f2c2beb1c23c09.jpg)

  • 总结

    • 网关搭建的步骤
      1. 创建项目，引入nacos和gateway依赖
      2. 配置application.yml，包括服务基本信息，nacos地址、路由
    • 路由配置包括
      1. 路由id：路由的唯一表示
      2. 路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名称负载均衡
      3. 路由断言（predicates）：判断路由的规则
      4. 路由过滤器（filters）：对请求或相应做处理

  • 接下来我们就来重点学习路由断言和路由过滤器的详细知识

断言工厂

  • 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SpringCloudGatewway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
    img

路由过滤器的种类

  • Spring提供了31中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

  • 下面我们以AddRequestHeader为例，作为讲解

    需求：给所有进入user-service的请求都添加一个请求头：Truth=Welcome to Kyle’s Blog!

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

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    server:
      port: 10010 # 网关端口
    spring:
      application:
        name: gateway # 服务名称
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:80 # nacos地址
        gateway:
          routes:
            - id: user-service
              uri: lb://user-service
              predicates:
                - Path=/user/**
              filters:
                - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 添加请求头

  • 当前过滤器写在user-service路由下，因此仅仅对访问user-service的请求有效，我们在UserController中编写对应的方法来测试

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    @GetMapping("/test")
    public void test(@RequestHeader("Truth") String tmp) {
        System.out.println(tmp);
    }

  • 重启网关和user-service，打开浏览器访问http://localhost:10010/user/test， 控制台会输出Welcome to Kyle's Blog!，证明我们的配置已经生效

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

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    server:
      port: 10010 # 网关端口
    spring:
      application:
        name: gateway # 服务名称
      cloud:
        nacos:
          server-addr: localhost:80 # nacos地址
        gateway:
          routes:
            - id: user-service
              uri: lb://user-service
              predicates:
                - Path=/user/**
          default-filters: 
            - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 添加请求头

  • 重启网关服务，打开浏览器访问http://localhost:10010/user/test， 控制台依旧会输出Welcome to Kyle's Blog!，证明我们的配置已经生效

小结

  • 过滤器的作用是什么？
    • 对路由的请求或响应做加工处理，比如添加请求头
    • 配置在路由下的过滤器只对当前路由请求生效
  • default-filters的作用是什么？
    • 对所有路由都生效的过滤器

全局过滤器

  • 上面提到的31中过滤器的每一种的作用都是固定的，如果我们希望拦截请求，做自己的业务逻辑，则无法实现，这就要用到我们的全局过滤器了

全局过滤器的作用

  • 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，处理的逻辑是固定的，而GlobalFilter的逻辑需要我们自己编写代码实现

  • 定义的方式就是实现GlobalFilter接口

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    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

    1. 登录状态判断
    2. 权限校验
    3. 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，判断请求参数是否满足下面条件

    1. 参数中是否有authorization
    2. authorization参数值是否为admin

  • 如果同时满足，则放行，否则拦截

  • 具体实现如下

    • 在gateway模块下新建cn.itcast.gateway.filter包，然后在其中编写AuthorizationFilter类，实现GlobalFilter接口，重写其中的filter方法

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      public class AuthorizationFilter 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 authorization = params.getFirst("authorization");
              // 3. 校验
              if ("admin".equals(authorization)) {
                  // 4. 满足需求则放行
                  return chain.filter(exchange);
              }
              // 5. 不满足需求，设置状态码，这里的常量底层就是401，在restFul中401表示未登录
              exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
              // 6. 结束处理
              return exchange.getResponse().setComplete();
          }
      }

  • 重启网关，测试我们的拦截器是否生效，打开浏览器访问

    http://localhost:10010/user/1，无法正常访问；加上需要的请求参数访问http://localhost:10010/user/1?authorization=admin，

可以看到正常数据

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{
    "id": 1,
    "username": "柳岩",
    "address": "湖南省衡阳市"
}

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
    img

  • 那么排序的规则是什么呢？

    • 每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（默认值为2147483647，即int最大值）

    • GlobalFilter通过实现

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      Ordered

      接口，或者添加

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      @Order

      注解来指定order值，需要我们自己指定

      • 实现Ordered接口
      • 使用
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      public class AuthorizationFilter implements GlobalFilter, Ordered {
          @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 authorization = params.getFirst("authorization");
              // 3. 校验
              if ("admin".equals(authorization)) {
                  // 4. 满足需求则放行
                  return chain.filter(exchange);
              }
              // 5. 不满足需求，设置状态码，这里的常量底层就是401，在restFul中401表示未登录
              exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
              // 6. 结束处理
              return exchange.getResponse().setComplete();
          }

          @Override
          public int getOrder() {
              return -1;
          }
      }

  • 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

    • 例如下面这种情况下的order值就会相同，如果我们在自定义全局过滤器中设定的order也为1，那么也会冲突

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      server:
        port: 10010 # 网关端口
      spring:
        application:
          name: gateway # 服务名称
        cloud:
          nacos:
            server-addr: localhost:80 # nacos地址
          gateway:
            routes:
              - id: user-service
                uri: lb://user-service
                predicates:
                  - Path=/user/**
                filters:
                  - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 1
                  - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 2
                  - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 3
            default-filters:
              - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 1
              - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 2
              - AddRequestHeader=Truth, Welcome to Kyle's Blog! # 3

  • 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

跨域问题

什么是跨域问题

  • 跨域：域名不一致就是跨域，主要包括
    1. 域名不同：www.baidu.com和www.baidu.org，www.js.com和miaosha.js.com
    2. 域名相同，端口不同：localhost:8080和localhost:8081
  • 跨域问题：浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求，请求被浏览器拦截的问题
  • 解决方案：CORS
    • CORS是一个W3C标准，全称是”跨域资源共享”（Cross-origin resource sharing）。
    • 它允许浏览器向跨源服务器，发出XMLHttpRequest请求，从而克服了AJAX只能同源使用的限制。

解决跨域问题

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

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    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:9527"
                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

Docker容器化

一.引入

(1) 为什么需要Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分的非常多给部署带来了很大的麻烦。

  • 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
  • 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

在这里插入图片描述

2.大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：

  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题

  • 开发、测试、生产环境有差异

在这里插入图片描述

例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

(2) Docker的作用

(2.1) 解决依赖兼容问题

  • Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

    • 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包

  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

    在这里插入图片描述

  • 这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也包含了应用所需要的Libs、Deps，无需在操作系统上安装这些，由此不再存在不同应用之间的兼容问题了。

虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

(2.2) 解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：

在这里插入图片描述

  • 结构包括：

    • 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
  • 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
  • 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

  • 应用于计算机交互的流程如下：

    • 应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能
  • 系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令
  • 内核指令操作计算机硬件

Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

在这里插入图片描述

此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

在这里插入图片描述

Docker如何解决不同系统环境的问题？

  • Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包

  • Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

    这样就不用再关注运行的系统本身。

如图：

在这里插入图片描述

(3) Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

  • 虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。

    • 是在操作系统中的操作系统,体积大、启动速度慢、性能一般

  • Docker仅仅是封装函数库，并模拟部分操作系统，

    • 是一个系统进程,体积小、启动速度快、性能好

如图：

在这里插入图片描述

对比来看：

在这里插入图片描述

(4) 小结

  • Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

    • Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
  • Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

  • Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

    • Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行

  • Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

    • 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
  • 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
  • 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

二.相关概念

(1) 镜像和容器

  • 镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。
  • 即一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。
  • 容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。即将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中运行，形成进程，只不过会对外隔离起来.
  • 一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

在这里插入图片描述

例如你下载了一个QQ，如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成QQ镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开QQ，跟多个妹子聊天。

https://img1.imgtp.com/2023/05/25/ZOLLqXMV.png

(2) DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

  • DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。
  • 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

在这里插入图片描述

(3) Docker架构

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

  • 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等
  • 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

(4) 安装Docker

企业部署一般都是采用Linux操作系统，而其中又数CentOS发行版占比最多，因此我们在CentOS下安装Docker。

1.首先需要大家虚拟机联网，安装yum工具

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yum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken

2.然后更新本地镜像源：

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# 设置docker镜像源
1.
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
2.   
sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
3.
yum makecache fast

3.然后输入命令安装docker：

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yum install -y docker-ce

4.通过命令启动docker：

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systemctl start docker  # 启动docker服务

systemctl stop docker  # 停止docker服务

systemctl restart docker  # 重启docker服务

systemctl enable docker  # 开启自动开启docker服务

systemctl status docker # docker服务的状态

5.然后输入命令，可以查看docker版本：

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docker -v

在这里插入图片描述

6.docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：

参考阿里云的镜像加速文档

三.Docker基本操作

(1) 镜像操作

(1.1) 镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

  • 镜像名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。

  • 在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像

  • 在这里插入图片描述

这里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是镜像名称，代表5.7版本的MySQL镜像。

(1.2) 镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

在这里插入图片描述

可以利用docker xx —help命令查看指令的用法

例如，查看save命令用法，可以输入命令：

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docker save --help

结果：

在这里插入图片描述

(1.3) 案例

  • 需求一：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

    1. 首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:

    在这里插入图片描述

  1. 选择一个所需要的镜像在这里插入图片描述

3.点进去，拉取自己需要的镜像的版本，不指定tag默认最新版

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4.通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

在这里插入图片描述

如此可以看到我们已经成功拉取到了Nginx镜像

  • 需求二：将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来

1.使用docker save导出镜像到磁盘

命令格式：

1
docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

运行命令：

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docker save -o nginx.tar nginx:latest

结果如图：

在这里插入图片描述

先删除本地之前拉取的nginx镜像：

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docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

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docker load -i nginx.tar

通过指令查看镜像

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docker images

结果：

在这里插入图片描述

可以看到我们已经成功加载回来了Nginx镜像

(2) 容器操作

(2.1) 容器命令

容器操作的命令如图：

在这里插入图片描述

容器保护三个状态：

  • 运行：进程正常运行
  • 暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
  • 停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源

(2.2) 进程隔离

默认情况下，容器是隔离环境，其内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样，我们直接访问宿主机的端口，无法访问到容器内部署的应用。

我们需要将容器内的应用端口与宿主机的端口进行映射，才能直接通过宿主机访问容器内应用。

例如，当我们在容器内部署Nginx时,我们将容器的80端口与宿主机的80端口关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了：

在这里插入图片描述

(2.2) 运行容器

可以去DockerHub查看具体要运行镜像的帮助文档查看如何启动镜像

例如在Nginx镜像页面往下翻可以看到如下How to use this image？

在这里插入图片描述

例如：

运行nginx容器的命令：

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docker run --name myNginx -p 80:80 -d nginx

命令解读：

  • docker run ：创建并运行一个容器
  • –name : 给容器起一个名字,例如myNginx
  • -p ：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口(80:80)
  • -d：后台运行容器
  • nginx：镜像名称，例如nginx

(2.3) 案例

需求：运行Nginx镜像并进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“观止study欢迎您”

1.运行镜像

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docker run --name myNginx -p 80:80 -d nginx

2.使用docker exec进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：

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docker exec -it myNginx bash

命令解读：

  • docker exec ：进入容器内部，执行一个命令

  • -it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互

  • myNginx：要进入的容器的名称

  • bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样：

在这里插入图片描述

nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件。

查看DockerHub网站中的nginx页面，可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html

3.执行命令，进入该目录：

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cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

在这里插入图片描述

4.修改index.html的内容
容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

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sed -i -e 's#Welcome to nginx#观止study欢迎您#g' -e 's#<head>#<head><meta charset="utf-8">#g' index.html

5.在浏览器访问自己的虚拟机ip地址，例如我的是：http://192.168.150.101:80，即可看到结果：

在这里插入图片描述

(2.4) 查看容器

  • 查看容器运行日志：

    • docker logs
  • docker logs -f 可以持续查看日志

  • 查看容器状态：

    • docker ps
  • docker ps -a 查看所有容器，包括已经停止的

(2.5) 容器转镜像

我们可以将修改后的容器转为镜像，再打包可供自己或他人继续使用

1.容器转镜像

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docker commit 容器id 镜像名称:版本号

2.打包为压缩文件

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docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号

可以通过如下命令将压缩文件重新转为镜像

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docker load -i 压缩文件名称

(3) 数据卷（容器数据管理）

(3.1) 为什么需要数据卷

在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。而且删除容器后在容器内的所有修改都不会保留。

在这里插入图片描述

这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。

而使用数据卷能将容器与数据分离，解耦合，方便操作和维护容器内数据，保证数据安全

(3.2) 什么是数据卷

数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。一个数据卷可以同时被多个容器挂载。

在这里插入图片描述

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。

同时，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了(双向绑定)

这样我们就可以不进入容器内部修改其数据文件了。

(3.3) 数据集操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

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docker volume [COMMAND]

  • docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：

    • create 创建一个volume
  • inspect 显示一个或多个volume的信息
  • ls 列出所有的volume
  • prune 删除未使用的volume
  • rm 删除一个或多个指定的volume

① 创建数据卷

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docker volume create [数据卷名字]

# 例

docker volume create html

② 查看所有数据

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docker volume ls

结果：

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③ 查看数据卷详细信息卷

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docker volume inspect [数据卷名字]

# 例

docker volume inspect html

结果：

img

可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

(3.4) 挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

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docker run \
  --name mn \
  -v html:/root/html \
  -p 8080:80
  nginx \

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

  • -v html:/root/htm ：（数据卷:容器文件）把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中
  • 一旦完成数据卷挂载，在数据卷中的一切操作都会作用于容器中对应的目录中。

(3.5) 案例-1

需求：创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容

分析：上个案例中，我们已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

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docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

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# 查看html数据卷的位置

docker volume inspect html

# 进入该目录

cd /var/lib/docker/volumes/html/_data

# 修改文件,自定义内容

vi index.html

# 修改后按ESC,再输入:wq回车即可退出

(3.6) 挂载本地目录

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

  • 带数据卷模式：宿主机目录 —> 数据卷 —> 容器内目录

  • 直接挂载模式：宿主机目录 —> 容器内目录

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

  • -v [宿主机目录]:[容器内目录]

  • -v [宿主机文件]:[容器内文件]

特点：

  • 数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找

  • 目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看\

如图：

img

(3.7) 案例-2

需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器

实现思路如下：

1）在DockerHub中拉取mysql镜像

2）在本机中创建目录/tmp/mysql/data和/tmp/mysql/conf

3）可以将自己的配置文件hmy.cnf上传到/tmp/mysql/conf

4）在DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录

② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件

③ 设置MySQL密码

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docker run \
--name mysql  \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
-p 3307:3306 \
-v /tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf  \
-v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql  \ 
-d \
mysql:5.7.25

四.Dockerfile自定义镜像

常见的镜像在DockerHub就能找到，但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。

而要自定义镜像，就必须先了解镜像的结构才行。

(1) 镜像结构

镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。

我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：

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简单来说，镜像就是在系统函数库、运行环境基础上，添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合，然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。

我们要构建镜像，其实就是实现上述打包的过程。

(2) Dockerfile语法

构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。

我们只需要告诉Docker，我们的镜像的组成，需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来Docker会帮助我们构建镜像。

而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。

Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer，而第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建。基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine

img

更多详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

(3) 案例

案例资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1TcEyFHUK645qu09EzdjGYA
提取码：rmho

(3.1) 基于Ubuntu构建Java项目

需求：基于Ubuntu镜像构建一个新镜像，运行一个java项目

步骤1：在电脑上新建一个空文件夹docker-demo

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步骤2：拷贝资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录

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步骤3：拷贝资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录

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步骤4：拷贝资料提供的Dockerfile到docker-demo这个目录

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其中的内容如下：

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# 指定基础镜像

FROM ubuntu:16.04

# 配置环境变量，JDK的安装目录

ENV JAVA_DIR=/usr/local

# 拷贝jdk和java项目的包

COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar

# 安装JDK

RUN cd $JAVA_DIR \
 && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
 && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8

# 配置环境变量

ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

# 暴露端口

EXPOSE 8090

# 入口，java项目的启动命令

ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

步骤5：将上述准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录，然后进入docker-demo目录下

步骤6：构建镜像：

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docker build -t javaweb:1.0 .

步骤7：创建容器并运行

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docker run --name web -p 8090:8090 -d javaweb:1.0

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count,即可看到效果。其中的ip需改成自己服务器ip

(3.2) 基于java8构建Java项目

虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。

例如，构建java项目的镜像，可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。

需求：基于java:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像

实现思路如下：

  • ① 新建一个空的目录，然后在目录中新建一个文件，命名为Dockerfile
  • ② 拷贝上述资料提供的docker-demo.jar到这个目录中

  • ③ 编写Dockerfile文件：

    • a ）基于java:8-alpine作为基础镜像
  • b ）将app.jar拷贝到镜像中
  • c ）暴露端口
  • d ）编写入口ENTRYPOINT

​ 内容如下：

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FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
EXPOSE 8090
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

④ 使用docker build命令构建镜像

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docker build -t javaweb:1.0 .

⑤ 使用docker run创建容器并运行

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docker run --name web -p 8090:8090 -d javaweb:1.0

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count,即可看到相同效果

五.Docker-Compose

Docker Compose可以基于Compose文件帮我们快速的部署分布式应用，而无需手动一个个创建和运行容器！

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(1) 初识

Compose文件是一个文本文件，通过指令定义集群中的每个容器如何运行。可以看做是将多个docker run命令写到一个文件，只是语法稍有差异。

格式如下：

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version: "3.8"
 services:
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
     MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 
    volumes:
     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"
     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"
  web:
    build: .
    ports:
     - "8090:8090"

上面的Compose文件就描述一个项目，其中包含两个容器：

  • mysql：一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器，并且挂载了两个目录

  • web：一个基于docker build临时构建的镜像容器，映射端口时8090

DockerCompose的详细语法参考官网：https://docs.docker.com/compose/compose-file/

使用基本类似

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(2) 安装

(2.1) 下载

在Linux下使用需要通过命令下载：

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# 安装

curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose

(2.2) 修改文件权限

修改文件权限，让其变成可执行文件：

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# 修改权限

chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

(2.3) Base自动补全命令：

在使用时会有提示

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# 补全命令

curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.29.1/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

(3) 部署微服务集群

需求：将资料中的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署

案例资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1TcEyFHUK645qu09EzdjGYA
提取码：rmho

实现思路：

① 查看资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件

② 修改自己的cloud-demo项目，将数据库、nacos地址都命名为docker-compose中的服务名

③ 使用maven打包工具，将项目中的每个微服务都打包为app.jar

④ 将打包好的app.jar拷贝到cloud-demo中的每一个对应的子目录中

⑤ 将cloud-demo上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署

(3.1) compose文件

查看资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件，而且每个微服务都准备了一个独立的目录：

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内容如下：

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version: "3.2"

services:
  nacos:
    image: nacos/nacos-server
    environment:
      MODE: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"
  userservice:
    build: ./user-service
  orderservice:
    build: ./order-service
  gateway:
    build: ./gateway
    ports:
      - "10010:10010"

可以看到，其中包含5个service服务：

  • nacos：作为注册中心和配置中心

    • image: nacos/nacos-server： 基于nacos/nacos-server镜像构建
    • environment：环境变量
      • MODE: standalone：单点模式启动
    • ports：端口映射，这里暴露了8848端口

  • mysql：数据库

    • image: mysql:5.7.25：镜像版本是mysql:5.7.25
    • environment：环境变量
      • MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123：设置数据库root账户的密码为123
    • volumes：数据卷挂载，这里挂载了mysql的data、conf目录，其中有我提前准备好的数据

  • userservice、orderservice、gateway：都是基于Dockerfile临时构建的

查看mysql目录，可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表：

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查看微服务目录，可以看到都包含Dockerfile文件：

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内容如下：

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FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

(3.2) 修改微服务配置

因为微服务将来要部署为docker容器，而容器之间互联不是通过IP地址，而是通过容器名。这里我们需要将order-service、user-service、gateway服务的mysql、nacos地址都修改为基于容器名的访问。

如下所示：

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spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://mysql:3306/cloud_order?useSSL=false
    username: root
    password: 123
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
  application:
    name: orderservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: nacos:8848 # nacos服务地址

(3.3) 打包

接下来需要将我们的每个微服务都打包为jar。因为之前查看到Dockerfile中的jar包名称都是app.jar，因此我们的每个微服务都需要用这个名称。

可以通过修改pom.xml中的打包名称来实现，每个微服务都需要修改：

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<build>
  <!-- 服务打包的最终名称 -->
  <finalName>app</finalName>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

打包后：

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(3.4) 拷贝jar包到部署目录
编译打包好的app.jar文件，需要放到Dockerfile的同级目录中。注意：每个微服务的app.jar放到与服务名称对应的目录，别搞错了。

user-service：

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order-service：

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gateway：

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(3.5) 部署
最后，我们需要将文件整个cloud-demo文件夹上传到虚拟机中，通过DockerCompose部署。

上传到任意目录：

img

部署：

进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令即可：

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docker-compose up -d

六.Docker镜像仓库

我们自己制作的镜像不可能全都放在DockerHub这个公开平台上去，这时就需要我们搭建属于自己的私有仓库，

(1) 搭建私有镜像仓库

搭建镜像仓库可以基于Docker官方提供的DockerRegistry来实现。

官网地址：https://hub.docker.com/_/registry

(1.1) 简化版镜像仓库

Docker官方的Docker Registry是一个基础版本的Docker镜像仓库，具备仓库管理的完整功能，但是没有图形化界面。

搭建方式比较简单，命令如下：

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docker run -d \
    --restart=always \
    --name registry	\
    -p 5000:5000 \
    -v registry-data:/var/lib/registry \
    registry

命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry 目录，这是私有镜像库存放数据的目录。

访问http://YourIp:5000/v2/_catalog 可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像

(1.2) 带有图形化界面版本

使用DockerCompose部署带有图象界面的DockerRegistry，命令如下：

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version: '3.0'
services:
  registry:
    image: registry
    volumes:
      - ./registry-data:/var/lib/registry
  ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:static
    ports:
      - 8080:80
    environment:
      - REGISTRY_TITLE=私有仓库
      - REGISTRY_URL=http://registry:5000
    depends_on:
      - registry

建立一个yml文件放上述内容，上传到服务器后，在当前所在目录执行如下命令：

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docker-compose up -d

在浏览器访问即可，例如：http://192.168.150.101:8080

(1.3) 配置Docker信任地址

我们的私服采用的是http协议，默认不被Docker信任，所以需要做一个配置：

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# 打开要修改的文件

vi /etc/docker/daemon.json

# 添加内容，改成自己服务器ip：

"insecure-registries":["http://192.168.150.101:8080"]

# 重加载

systemctl daemon-reload

# 重启docker

systemctl restart docker

(2) 推送、拉取镜像
推送镜像到私有镜像服务必须先tag，步骤如下：

① 重新tag本地镜像，名称前缀为私有仓库的地址：192.168.150.101:8080/

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docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

② 推送镜像

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docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

③ 拉取镜像

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docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0