SpringCloud 微服务全栈体系（二）

第三章 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：

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？

一、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：

二、搭建 eureka-server

首先注册中心服务端：eureka-server，这必须是一个独立的微服务

1. 创建 eureka-server 服务

在 cloud-demo 父工程下，创建一个子模块：

填写模块信息：

然后填写服务信息：

2. 引入 eureka 依赖

引入 SpringCloud 为 eureka 提供的 starter 依赖：

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>

3. 编写启动类

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

java 复制代码

package com.alex.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);
    }
}

4. 编写配置文件

编写一个 application.yml 文件，内容如下：

yaml 复制代码

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

5. 启动服务

启动微服务，然后在浏览器访问：http://127.0.0.1:10086
看到下面结果应该是成功了：

三、服务注册

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

1. 引入依赖

在 user-service 的 pom 文件中，引入下面的 eureka-client 依赖：

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

2. 配置文件

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

yaml 复制代码

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

3. 启动多个 user-service 实例

为了演示一个服务有多个实例的场景，我们添加一个 SpringBoot 的启动配置，再启动一个 user-service。
首先，复制原来的 user-service 启动配置：

然后，在弹出的窗口中，填写信息：

现在，SpringBoot 窗口会出现两个 user-service 启动配置：

不过，第一个是 8081 端口，第二个是 8082 端口。
启动两个 user-service 实例：

查看 eureka-server 管理页面：

四、服务发现

下面，我们将 order-service 的逻辑修改：向 eureka-server 拉取 user-service 的信息，实现服务发现。

1. 引入依赖

之前说过，服务发现、服务注册统一都封装在 eureka-client 依赖，因此这一步与服务注册时一致。
在 order-service 的 pom 文件中，引入下面的 eureka-client 依赖：

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

2. 配置文件

服务发现也需要知道 eureka 地址，因此第二步与服务注册一致，都是配置 eureka 信息：
在 order-service 中，修改 application.yml 文件，添加服务名称、eureka 地址：

yaml 复制代码

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

3. 服务拉取和负载均衡

最后，我们要去 eureka-server 中拉取 user-service 服务的实例列表，并且实现负载均衡。
不过这些动作不用我们去做，只需要添加一些注解即可。
在 order-service 的 OrderApplication 中，给 RestTemplate 这个 Bean 添加一个@LoadBalanced 注解：

修改 order-service 服务中的 com.alex.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。

第四章 Ribbon 负载均衡

上一章中，我们添加了@LoadBalanced 注解，即可实现负载均衡功能，这是什么原理呢？

一、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？

二、源码跟踪

为什么我们只输入了 service 名称就可以访问了呢？之前还要获取 ip 和端口。
显然有人帮我们根据 service 名称，获取到了服务实例的 ip 和端口。它就是LoadBalancerInterceptor，这个类会在对 RestTemplate 的请求进行拦截，然后从 Eureka 根据服务 id 获取服务列表，随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息，替换服务 id。
我们进行源码跟踪：

1. LoadBalancerInterceptor

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.loadBalancer是LoadBalancerClient类型，我们继续跟入。

2. LoadBalancerClient

继续跟入 execute 方法：

代码是这样的：
- getLoadBalancer(serviceId)：根据服务 id 获取 ILoadBalancer，而 ILoadBalancer 会拿着服务 id 去 eureka 中获取服务列表并保存起来。
- getServer(loadBalancer)：利用内置的负载均衡算法，从服务列表中选择一个。本例中，可以看到获取了 8082 端口的服务
放行后，再次访问并跟踪，发现获取的是 8081：

果然实现了负载均衡。

3. 负载均衡策略 IRule

在刚才的代码中，可以看到获取服务使通过一个getServer方法来做负载均衡:

我们继续跟入：

继续跟踪源码 chooseServer 方法，发现这么一段代码：

我们看看这个 rule 是谁：

这里的 rule 默认值是一个RoundRobinRule，看类的介绍：

这不就是轮询的意思嘛。
到这里，整个负载均衡的流程我们就清楚了。

4. 总结

SpringCloudRibbon 的底层采用了一个拦截器，拦截了 RestTemplate 发出的请求，对地址做了修改。用一幅图来总结一下：

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

三、负载均衡策略

1. 负载均衡策略

负载均衡的规则都定义在 IRule 接口中，而 IRule 有很多不同的实现类：

不同规则的含义如下：

内置负载均衡规则类	规则描述
RoundRobinRule	简单轮询服务列表来选择服务器。它是 Ribbon 默认的负载均衡规则。
AvailabilityFilteringRule	对以下两种服务器进行忽略：（1）在默认情况下，这台服务器如果 3 次连接失败，这台服务器就会被设置为"短路"状态。短路状态将持续 30 秒，如果再次连接失败，短路的持续时间就会几何级地增加。（2）并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高，配置了 AvailabilityFilteringRule 规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限，可以由客户端的..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

2. 自定义负载均衡策略

通过定义 IRule 实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

2.1 代码方式

在 order-service 中的 OrderApplication 类中，定义一个新的 IRule：

java 复制代码

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

2.2 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：

yaml 复制代码

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。

四、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：

yaml 复制代码

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true
    clients: userservice