【Spring Cloud】Eureka服务注册发现与LoadBalancer负载均衡

文章目录

一、服务注册与发现原理
- [1.1 认识服务注册与服务发现](#1.1 认识服务注册与服务发现)
- [1.2 CAP理论](#1.2 CAP理论)
- [1.3 主流注册中心](#1.3 主流注册中心)
二、搭建注册中心Eureka
- [2.1 搭建Eureka‑Server](#2.1 搭建Eureka‑Server)
- [2.2 服务提供者注册（product‑service）](#2.2 服务提供者注册（product‑service）)
- [2.3 服务消费者实现服务发现（order‑service）](#2.3 服务消费者实现服务发现（order‑service）)
三、负载均衡LoadBalance详解
- [3.1 什么是负载均衡](#3.1 什么是负载均衡)
- [3.2 手写简易轮询负载均衡](#3.2 手写简易轮询负载均衡)
- [3.3 Spring Cloud LoadBalancer](#3.3 Spring Cloud LoadBalancer)
- [3.4 负载均衡策略](#3.4 负载均衡策略)
- [3.5 LoadBalancer底层原理](#3.5 LoadBalancer底层原理)
四、Linux服务器部署
五、总结

一、服务注册与发现原理

1.1 认识服务注册与服务发现

类比：

服务提供者（机构）：把自己的号码上报给114（注册）
114查号台：注册中心，保存所有机构号码
服务消费者（普通用户）：需要通话时，先查询114获取号码，再拨打电话（服务发现）

映射到微服务：

服务注册：服务提供者启动，向注册中心上报自己IP、端口、服务名称，定期发送心跳证明存活。
服务发现：服务消费者调用远程接口前，从注册中心拉取服务实例列表，拿到真实地址发起调用。

注册中心三大角色：

服务提供者Server：被其他微服务调用，对外提供接口。
服务消费者Client：调用其他微服务接口。
注册中心Registry：存储服务注册信息，监控服务心跳，实例下线自动更新列表。

1.2 CAP理论

CAP理论：分布式系统无法同时满足一致性( C )、可用性(A)、分区容错性( P ) 三者，最多同时满足两个。

一致性C ：所有节点同一时刻拥有完全一样的数据（强一致）
- 强一致性：无论何时，主库和从库对外提供的服务是一致的
- 弱一致性：随时间推移，最终数据一致，但是存在时间差
可用性A：每个请求都可以得到响应，允许返回旧数据
分区容错P ：发生网络分区故障，系统仍然可以对外工作

分布式环境网络故障不可避免，P必须保证，只能在C和A二选一，分为CP架构、AP架构。

CP：优先保证数据强一致，网络故障时拒绝响应
AP：优先保证服务可用，允许返回旧数据（最终一致性）

1.3 主流注册中心

注册中心	CAP模式	说明
Zookeeper	CP	集群中分为Leader和follower，是主从关系，追求强一致，Leader宕机需要重新选举，集群短暂不可用
Eureka	AP	集群中所有节点都一样，优先可用性，允许读到旧实例，适合高并发业务，2.0官方停止维护
Nacos	可切换CP/AP，默认AP	阿里SpringCloudAlibaba组件，同时支持注册中心+配置中心

对于电商大促场景，宁可拿到旧实例信息，也不能整个服务不可用，优先选择AP模式。

二、搭建注册中心Eureka

Eureka分为两部分：

Eureka Server：注册中心服务端，独立微服务
Eureka Client：所有业务微服务，分为服务提供者、服务消费者

2.1 搭建Eureka‑Server

创建Maven子模块 eureka‑server
引入pom依赖

xml 复制代码

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

启动类，增加注解@EnableEurekaServer开启注册中心

java 复制代码

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

application.yml配置

yml 复制代码

server:
  port: 10010
spring:
  application:
    name: eureka‑server
eureka:
  instance:
    hostname: localhost
  client:
    fetch‑registry: false # 单点server，不需要拉取注册列表
    register‑with‑eureka: false # 不要把自己注册到注册中心
    service‑url:
      defaultZone: http://${eureka.instance.hostname}:${server.port}/eureka/

启动项目，访问页面：http://127.0.0.1:10010/，Eureka管理面板启动成功。

2.2 服务提供者注册（product‑service）

pom引入eureka‑client依赖

xml 复制代码

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

application.yml配置

yml 复制代码

spring:
  application:
    name: product‑service #服务名称，注册中心唯一标识
eureka:
  client:
    service‑url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10010/eureka

启动product‑service，刷新Eureka页面，看到product‑service实例注册成功。

2.3 服务消费者实现服务发现（order‑service）

order‑service作为消费者，调用product‑service接口。同样引入eureka‑client依赖，配置eureka地址。

基础写法：通过DiscoveryClient手动拉取服务实例

java 复制代码

@Autowired
private DiscoveryClient discoveryClient;
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;

public OrderInfo selectOrderById(Integer orderId){
    OrderInfo orderInfo = orderMapper.selectOrderById(orderId);
    // 根据服务名称获取全部实例
    List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("product‑service");
    // 获取第一个实例
    ServiceInstance instance = instances.get(0);
    String url = instance.getUri()+"/product/"+orderInfo.getProductId();
    ProductInfo productInfo = restTemplate.getForObject(url, ProductInfo.class);
    orderInfo.setProductInfo(productInfo);
    return orderInfo;
}

上面代码永远取列表第一个实例，当product‑service启动多个实例，流量很有可能全部打在同一个节点，无法分担压力，这就需要负载均衡。

三、负载均衡LoadBalance详解

3.1 什么是负载均衡

负载均衡LB，当服务多实例部署，按照一定算法，把请求分发到不同实例，分摊服务器压力，提升系统吞吐量与可用性。

分为两大类：

服务端负载均衡 ：代表负载均衡器是Nginx。请求统一先到Nginx，Nginx做算法转发。服务清单保存在Nginx服务器。
客户端负载均衡 ：代表负载均衡器Spring Cloud LoadBalancer（旧版Ribbon）。服务清单保存在调用方本地 ，客户端从注册中心拿到实例列表，本地执行算法选实例，再向服务器发起请求。

SpringCloud 2020.0.1版本移除Ribbon，官方使用Spring Cloud LoadBalancer作为客户端负载均衡组件。

3.2 手写简易轮询负载均衡

借助AtomicInteger计数器实现轮询，把请求轮流分发到不同实例：

java 复制代码

private List<ServiceInstance> instances;  

@PostConstruct  
public void init() {  
    // 从eureka中获取服务列表  
    instances =  discoveryClient.getInstances("product-service");  
}  
public OrderInfo getOrderById(Integer id) {  
    OrderInfo orderInfo = orderMapper.selectOrderById(id);  
    //String url = "http://127.0.0.1:9090/product/"+orderInfo.getProductId();  
  
    //获取服务实例的uri  
    //实现负载均衡，保证每一次调用按照计数器的顺序访问  
    int index = count.getAndIncrement() % instances.size();  
    String uri = instances.get(index).getUri().toString();  
    // 组装url  
    String url = uri+"/product/"+orderInfo.getProductId();  
    log.info("url: "+url);  
  
    ProductInfo productInfo = restTemplate.getForObject(url, ProductInfo.class);  
    orderInfo.setProductInfo(productInfo);  
    return orderInfo;  
}

手写可以实现效果，但生产不推荐，我们直接使用官方LoadBalancer组件。

3.3 Spring Cloud LoadBalancer

给RestTemplate Bean添加@LoadBalanced注解，开启负载均衡

java 复制代码

@Configuration
public class BeanConfig {
    @Bean
    @LoadBalanced //开启客户端负载均衡
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

远程调用直接写服务名称，不再写IP端口

java 复制代码

public OrderInfo selectOrderById(Integer orderId) {
    OrderInfo orderInfo = orderMapper.selectOrderById(orderId);
    //直接写服务名 product‑service，不用写IP端口
    String url = "http://product‑service/product/"+ orderInfo.getProductId();
    ProductInfo productInfo = restTemplate.getForObject(url, ProductInfo.class);
    orderInfo.setProductInfo(productInfo);
    return orderInfo;
}

IDEA复制配置，启动多个product‑service实例（不同端口），多次访问接口，请求自动轮询分发到各个实例。

3.4 负载均衡策略

LoadBalancer内置两种策略：

轮询RoundRobin（默认）：请求轮流分配给各个实例
随机Random：随机挑选实例执行请求

自定义随机策略示例：

java 复制代码

//该配置类不要加@Configuration
public class LoadBalancerConfig {
    @Bean
    public ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> randomLoadBalancer(Environment environment,
                                                                   LoadBalancerClientFactory loadBalancerClientFactory) {
        String name = environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME);
        return new RandomLoadBalancer(
                loadBalancerClientFactory.getLazyProvider(name, ServiceInstanceListSupplier.class),
                name
        );
    }
}

在RestTemplate配置类增加注解，指定对哪个服务生效：

java 复制代码

@LoadBalancerClient(name = "product‑service",configuration = LoadBalancerConfig.class)
@Configuration
public class BeanConfig {
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

3.5 LoadBalancer底层原理

核心拦截器LoadBalancerInterceptor拦截RestTemplate的http请求：

解析url，取出host，也就是服务名product‑service
向注册中心获取该服务全部实例列表
使用负载均衡策略选择一个服务实例
将url中的服务名替换为真实IP端口，发起http请求

四、Linux服务器部署

使用maven对eureka‑server、order‑service、product‑service执行package打包，生成jar包。
将jar包上传Linux服务器，使用nohup后台启动服务：

bash 复制代码

#启动注册中心
nohup java -jar eureka‑server.jar >logs/eureka.log &

#订单服务
nohup java -jar order‑service.jar >logs/order.log &

#商品服务多个实例，指定不同端口
nohup java -jar product‑service.jar >logs/product‑9090.log &
nohup java -jar product‑service.jar --server.port=9091 >logs/product‑9091.log &
nohup java -jar product‑service.jar --server.port=9092 >logs/product‑9092.log &

在云服务器防火墙开放对应端口（10010、8080、9090‑9092）。
访问Eureka页面，确认所有服务实例成功注册，调用业务接口验证远程调用+负载均衡效果。

五、总结

注册中心解决硬编码痛点：服务启动注册，消费者查询服务列表，实现调用方与服务地址解耦。Eureka属于AP架构，优先可用性，适合高并发业务，官方2.0停止维护，新项目优先Nacos。
CAP理论是注册中心选型的理论基础：网络分区不可避免，只能选择CP或者AP。
客户端负载均衡LoadBalancer：@LoadBalanced注解开启，直接使用服务名称调用，内置轮询、随机策略，支持自定义策略。底层通过拦截器完成服务名解析、实例选择。
流程完整链路：服务提供者注册到Eureka → 消费者拉取实例列表 → LoadBalancer选择实例 → 远程HTTP调用。