SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）

原创

Gorit 2022-01-29 09:54:18 ©著作权

文章标签 spring 负载均衡远程调用 文章分类 代码人生

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SpringCloud Alibaba 基于 Nacos 实现服务注册与服务发现

二、Nacos 实现服务注册与发现

2.1 Nacos 产生背景

2.1.1 传统 RPC 远程调用存在哪些问题？
2.1.2 传统的服务注册中心实现方式
2.1.3 注册中心功能

2.2 服务注册实现原理

2.2.1 服务注册相关名词
2.2.2 服务注册原理实现

2.3 Nacos 的基本介绍

2.3.1 配置 nacos
2.3.2 编写 nacos 服务注册
2.3.3 使用 DiscoverClient 实现 RPC 远程调用
2.3.4 使用 rest 实现 RPC 远程调用

2.4 手写负载均衡轮训算法
2.5 实现服务动态下线
2.6 Nacos 相关面试问题

Author: Gorit

Date：2020年12月

Refer：阿里云大学

2021年发表博文： 7/50

二、Nacos 实现服务注册与发现

2.1 Nacos 产生背景

Nacos 分布式注册与发现功能 | 分布式配置中心

RPC 远程调用框架：HttpClient、groc、dubbo、rest、openfeign

2.1.1 传统 RPC 远程调用存在哪些问题？

超时问题
安全的问题
服务与服务之间 URL 地址管理

在我们的微服务架构通讯,服务之间依赖关系非常大,如果通过传统的方式管理我们服务的 URL 地址的情况下，一旦地址发生变化的情况下，还需要人工修改 rpc 远程调用地址。

在我们的微服务架构通讯，服务之间依赖关系非常大，每个服务的urL管理地址非常复杂，所在这时候我们采用服务 URL 治理技术，治理的技术可以实现对我们的整个实现动态服务着注册与发现、本地负载均衡、容错等。

2.1.2 传统的服务注册中心实现方式

RPC 远程调用中，地址中域名和端口号 / 调用方法的名称

域名和端口号 / 调用方法名称
数据库存储，服务名称，服务地址，服务端口等等，并没有完全绝对的智能

2.1.3 注册中心功能

微服务的核心就是注册中心

注册中心：存放我们服务的地址信息，能够实现动态的感知。

常见注册中心：

Zookeeper
Eureka
Consuler
Nacos
Redis
数据库

2.2 服务注册实现原理

2.2.1 服务注册相关名词

服务注册：提供服务接口地址信息存放

生产者：提供我们接口被其他服务调用

消费者：调用接口实现消费

2.2.2 服务注册原理实现

生产者启动时会将自己的 key=服务名称 value=ip 和端口号注册到我们微服务注册中心上
注册中心存放地址列表类型：key 唯一，列表是 list 集合Map<Key,List>
我们的消费者会从注册中心上根据服务名称查询服务地址列表（集合）
消费者获取到集群列表之后，采用负载均衡选择一个 rpc 远程调用

2.3 Nacos 的基本介绍

Nacos 实现

注册中心
分布式配置中心

2.3.1 配置 nacos

Nacos 官方文档

下载 Nacos（1.3.2 版本）

初始化数据库

运行 Nacos：startup.cmd -m standalone

账号密码均是：nacos

输入：127.0.0.1:8848/nacos 可以看到内容

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_远程调用

2.3.2 编写 nacos 服务注册

配置 maven 项目，创建一个名为 gorit-member-8080 的 module，并创建 application.yml 并编写配置

spring:
  application:
    name: gorit-member
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
server:
  port: 8080

导入父依赖 xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>cn.gorit</groupId>
    <artifactId>AlibabaNacos</artifactId>
    <packaging>pom</packaging>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <modules>
        <module>gorit-member-8080</module>
    </modules>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.3.4.RELEASE</version>
    </parent>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 服务发现 -->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
            <version>2.2.3.RELEASE</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

编写消费类

package cn.gorit.service;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @Classname MemberService
 * @Description TODO
 * @Date 2020/12/11 1:42
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
@RestController
public class MemberService {

    // 这个借口在下面的 rpc 远程调用会使用到
    @GetMapping("/user")
    public String getUser() {
        return "user";
    }

    @GetMapping("/user/{id}")
    public String getUser(@PathVariable("userId") Integer userId) {
        return "xxx";
    }
}

编写主类 (前提保证 nacos 必须运行)

package cn.gorit;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

/**
 * @Classname App
 * @Description TODO
 * @Date 2020/12/11 1:52
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
// 服务注册不需要自己加进去
@SpringBootApplication
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(App.class);
    }
}

可以看到服务自动被注册了

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_负载均衡_02

2.3.3 使用 DiscoverClient 实现 RPC 远程调用

编写第二个 module

编写配置

spring:
  application:
    name: gorit-order
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
server:
  port: 8081

编写服务层

package cn.gorit.service;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;

/**
 * @Classname OrderService
 * @Description 消费者调用生产者的服务
 * @Date 2020/12/11 2:26
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
@RestController
public class OrderService {

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @GetMapping("/order")
    public Object getOrderToUser() {
        // 1. 根据服务名称从 注册中心获取集群列表地址，得到的是集群列表
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("gorit-member");
        // 2. 列表任意选择一个实现 rpc 调用，远程 rpc 调用 gorit-member 的服务
        return instances.get(0);
    }
}

运行类和上面一致，区别一下名称

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_远程调用_03

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_spring_04

2.3.4 使用 rest 实现 RPC 远程调用

RestTemplate 不是 Spring Cloud Alibaba写的，本身 Spring 支持 Http 调用，实现 Http 调用

RPC 远程调用设计到本地的负载均衡算法【后期会在第七章专门介绍负载均衡算法】

从中心获取服务集群的列表
从列表中选择一个负载均衡的算法：

一致性 hash 计算
轮训、权重
随机

采用设计模式。策略模式

将 RestTemplate 类使用 Bean 注解，注入到 Spring 中
在 orderService 引入它。

package cn.gorit.service;

import cn.gorit.localbalance.LoadBalancer;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.List;

/**
 * @Classname OrderService
 * @Description 消费者调用生产者的服务
 * @Date 2020/12/11 2:26
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
@RestController
public class OrderService {

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/order")
    public Object getOrderToUser() {
        // 1. 根据服务名称从 注册中心获取集群列表地址，得到的是集群列表
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("gorit-member");
        // 2. 列表任意选择一个实现 rpc 调用，这里拿到地址，本地实现远程 rpc 调用 gorit-member 的服务
        ServiceInstance serviceInstance =  instances.get(0); // 一个问题，这里写死了，集群就没办法应用到负载均衡了。
        // ip + 端口 + 调用加上接口名称
        String result  = restTemplate.getForObject(rpcMemberUrl.getUri()+"/user", String.class);
        return "订单调用会员返回结果："+result;
    }
}

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_负载均衡_05

2.4 手写负载均衡轮训算法

在上面代码中，我们获取集群列表地址的时候，默认获取的是第一个，如果是在集群环境下，负载均衡就会失效，这里我们手写实现一个负载均衡实现的策略 —— 轮询

我们启动两个相同的 member 服务，来测试负载均衡。

在 gorit-member 的app 设置

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_spring_06

并在 application.yml 中设置启动端口为 8082

启动项目

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_spring_07

在 nacos 中，我们就可以看到 member 启动了两个，也就是说我们可以使用集群了

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_负载均衡_08

编写负载均衡轮询算法

创建 LoadBalancer 接口d

package cn.gorit.localbalance;

import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;

import java.util.List;

/**
 * @Classname LoadBalancer
 * @Description TODO
 * @Date 2021/1/11 17:42
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
public interface LoadBalancer {
    /**
     * 从注册中心集群列表获得单个地址
     * @param serviceInstanceList
     * @return
     */
    ServiceInstance getSingleAddress(List<ServiceInstance> serviceInstanceList);
}

创建轮询实现类

package cn.gorit.localbalance;

import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @Classname RotationLoadBalancer
 * @Description TODO
 * @Date 2021/1/11 17:46
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
@Component
public class RotationLoadBalancer implements LoadBalancer {
    // 从 0 开始去计数
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    /**
     * 从注册中心集群列表获得单个地址
     * 轮询算法:
     * 1%2 = 1
     * 2%2 = 0
     * 3%2 = 1
     * 4%2 = 0
     * 1%1 = 0
     * @param serviceInstanceList
     * @return
     */
    @Override
    public ServiceInstance getSingleAddress(List<ServiceInstance> serviceInstanceList) {
        int index = atomicInteger.incrementAndGet()%serviceInstanceList.size();
        return serviceInstanceList.get(index);
    }
}

修改 memberService 的接口为如下，以及 yml 配置，分别启动 8080 和 8082 端口

@GetMapping("/user")
    public String getUser() {
        return "user+ 8082";
    }

    @GetMapping("/user")
    public String getUser() {
        return "user+ 8080";
    }

重写 order 的服务，并重启

package cn.gorit.service;

import cn.gorit.localbalance.LoadBalancer;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.List;

/**
 * @Classname OrderService
 * @Description 消费者调用生产者的服务
 * @Date 2020/12/11 2:26
 * @Created by CodingGorit
 * @Version 1.0
 */
@RestController
public class OrderService {

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    // 使用负载均衡器
    @Autowired
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @GetMapping("/order")
    public Object getOrderToUser() {
        // 1. 根据服务名称从 注册中心获取集群列表地址，得到的是集群列表
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("gorit-member");
        // 2. 列表任意选择一个实现 rpc 调用，这里拿到地址，本地实现远程 rpc 调用 gorit-member 的服务
        //        ServiceInstance serviceInstance =  instances.get(0); // 一个问题，这里写死了，集群就没办法应用到负载均衡了。
        ServiceInstance rpcMemberUrl = loadBalancer.getSingleAddress(instances);
        // ip + 端口 + 调用加上接口名称
        String result  = restTemplate.getForObject(rpcMemberUrl.getUri()+"/user", String.class);
        return "订单调用会员返回结果："+result;
    }
}

访问 localhost:8081/order 并刷新，我们写的负载均衡算法起效了。

SpringCloud Alibaba学习笔记 ——（二、基于 Nacos 实现服务注册与服务发现）_远程调用_09

2.5 实现服务动态下线

我们在 nacos 手动使服务下线，可以看到 http://localhost:8081/order 就会自动切换为另一个集群的服务所在的端口

2.6 Nacos 相关面试问题

Nacos 与 Eureka 的区别?

最大区别： Nacos 支持两种模式 CP/AP 模式，从 Nacos 1.0版本开始，模式就是 ap + cp 混合模式 Eureka 采用 ap 模式行驶实现注册中心

Eureka 与 Nacos 底层实现集群协议哪些区别

去中心化对等
Raft 协议实现集群产生领导角色。

Eureka 与 Zookeeper 实现注册中心的区别

相同点：都可以实现分布式服务注册中心
不同点：
- Zookeeper 采用 CP 保证数据一致性的问题，原理采用 Zab原子广播协议，当我们的zk 领导因为某种原因宕机情况下，会自动重新选一个新的领导角色，
- 保证数据一致性的问题，在选举的过程中整个 zk 环境是不可用的，可以短暂的无法使用 zk，意味着微服务采用该模式，无法实现通信（本地缓存除外）
- 注意：可运行的节点必须满足过半机制，整个 zk 采用使用
- Eureka采用 ap的设计理念架构注册中心，完全去中心化思想。没有主从之分。每个节点都是均等的，采用相互注册原理，你中有我，我中有你。只要最后一个 eureka 节点保证存在，就可以保证整个微服务可以实现通信
- 我们使用注册中心，可以保证读取数据暂时不一致性，但至少要保证注册中心可用性
- 中心化：必须围绕一个领导角色作为核心。选取领导和追随者。
- 去中心化：每个角色都是均等

有哪些注册中心？