一、背景

  • 身为Java程序员,微服务是必须要掌握的一种架构。Spring Cloud作为提供微服务架构的完整技术生态链,给我们提供了非常多的框架与组件。其中的重要成员Spring Cloud Netflix也形成了一系列的技术栈:包括服务注册与发现(Eureka),断路器(Hystrix),智能路由(Zuul)和客户端负载平衡(Ribbon)等。
  • 但不幸的是Spring Cloud Netflix的技术栈相继宣布进行维护阶段:



二、初识Spring Cloud Alibaba

  • 做为国内互联网大厂的阿里巴巴,在开源领域的成就有目共睹。
  1. 2016 年,阿里全面拥抱 Spring Boot;
  2. 2017 年 12 月,Spring Cloud Alibaba 立项并顺利进入 Spring Cloud 孵化器。
  3. 2019 月 10 月 3 日,Spring Cloud Alibaba 正式 "挂牌" Spring 官方。

    关于Spring Cloud Alibaba的孵化过程具体可参考:《Spring Cloud Alibaba 从孵化到 "挂牌" 之旅》

同 Spring Cloud 一样,Spring Cloud Alibaba 也是一套微服务解决方案,包含开发分布式应用微服务的必需组件,方便开发者通过 Spring Cloud 编程模型轻松使用这些组件来开发分布式应用服务。

(图片来源:阿里云云栖号)

  • 做为微服务生态圈中冉冉升起的一颗新星,我们有理由去了解并掌握Spring Cloud Alibaba的各个技术栈。本文也将通过项目工程演练的方式对Spring Cloud Alibaba中的服务治理组件Nacos与高可用防护组件Sentinel进行基础实践。

三、Nacos的基础实践

  • 在2018年 6 月份 Aliware 技术行上海站 Dubbo 开发者沙龙上,阿里巴巴高级技术专家郭平 (坤宇) 宣布了阿里巴巴的一个新开源项目 Nacos。

Nacos 支持几乎所有主流类型的“服务”的发现、配置和管理:

  1. Kubernetes Serviceg
  2. RPC & Dubbo RPC Service
  3. Spring Cloud RESTful Service

    Nacos生态图(来自Nacos官网)

3.1 安装Nacos并启动服务

  • 获取Nacos安装文件并进行解压
# 下载nacos最新版
wget https://github.com/alibaba/nacos/releases/download/1.3.2/nacos-server-1.3.2.tar.gz
# 解压文件
tar -xvf nacos-server-1.3.2.tar.gz
# 通过nacos-mysql.sql脚本建立数据库
cd nacos/conf
vim nacos-mysql.sql
  • 建立Nacos配置数据库
 /******************************************/
/* 数据库全名 = nacos_config */
/* 表名称 = config_info */
/******************************************/
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(20) 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`),
...

  • 修改配置文件
 cd nacos/conf
# 编辑配置文件
vim application.properties #*************** Spring Boot Related Configurations ***************#
### Default web context path:
server.servlet.contextPath=/nacos
### Default web server port:
server.port=8848 #*************** Network Related Configurations ***************#
### If prefer hostname over ip for Nacos server addresses in cluster.conf:
# nacos.inetutils.prefer-hostname-over-ip=false ### Specify local server's IP:
# nacos.inetutils.ip-address= #*************** Config Module Related Configurations ***************#
### If use MySQL as datasource:
spring.datasource.platform=mysql ### Count of DB:
db.num=1 ### Connect URL of DB:
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=root
db.password=root
  • 运行nacos
cd nacos/bin
# 单机运行
sh startup.sh -m standalone
  • 登录nacos控制台

3.2 建立微服务并向Nacos注册服务

  • 建立微服务工程项目



  • 勾选Nacos Service Discovery依赖

  • 打开pom.xml,下载依赖

<?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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.2.9.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>nacos.democonsumer</groupId>
<artifactId>sentinel</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>sentinel</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description> <properties>
<java.version>1.8</java.version>
<spring-cloud-alibaba.version>2.2.1.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
</properties> <dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency> <dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.junit.vintage</groupId>
<artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
</dependencies> <dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement> <build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build> </project>
  • 设置项目配置文件:application.yml
# 端口
server:
port: 8083 spring:
application:
name: goods-service
cloud:
# nacos服务注册
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
  • 通过 Spring Cloud Alibaba原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务注册发现功能
// 通过 Spring Cloud 原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务注册发现功能
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoServiceApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(DemoServiceApplication.class, args);
} }
  • 建立HTTP接口的商品信息微服务,模拟返回商品列表
/**
* 商品信息微服务-模拟返回商品列表
*/
@RestController
@RequestMapping("api/goods")
public class GoodsService {
public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GoodsService.class);
// 返回商品列表
@GetMapping
public List<Goods> getAllGoods(HttpServletRequest httpServletRequest) {
List<Goods> goods = new ArrayList<>();
goods.add(new Goods("电脑", 10));
goods.add(new Goods("手机", 20));
goods.add(new Goods("书籍", 30));
logger.info("服务被调用:"+httpServletRequest.getRequestURI());
return goods;
} }
  • 启动微服务程序

  • 查看Nacos控制台的服务中心列表,可以看到商品信息微服务已在Nacos注册成功

3.3 建立微服务消费者进行服务调用

  • 仿照以上3.2小节建立微服务提供者步骤,建立服务消费者工程项目;
  • 打开pom.xml,下载依赖
...
<!-- 加入Nacos Discovery Client 依赖 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
...
  • 项目配置:application.yml
# 端口
server:
port: 8090
# Spring配置
spring:
application:
name: user-consumer
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
enabled: true # 调用微服务超时时间设置
ribbon:
ConnectTimeout: 5000
ReadTimeout: 5000 # feign日志以什么级别监控哪个接口
logging:
level:
nacos.democonsumer.GoodService : debug
# 商品微服务地址
service:
url=http://goods-service/
  • 通过 Spring Cloud Alibaba原生注解 @EnableDiscoveryClient 开启服务发现功能,并向Spring注册一个RestTemplate Bean
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoConsumerApplication { // 向Spring注册一个RestTemplate Bean
@Bean
// 负载均衡
@LoadBalanced
RestTemplate restTemplate(){
return new RestTemplate();
} public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoConsumerApplication.class, args);
}
}
  • 创建Restful测试接口,通过该测试接口可发现并调用Nacos中注册的商品信息微服务
/**
* 用户消费者--调用nacos服务中心的商品信息微服务,并对外提供RestFul接口测试
*/
@RestController
@RequestMapping("user/")
public class UserConsumer { @Autowired
private RestTemplate restTemplate; @Value("${service.url}")
private String url; @GetMapping("/goods")
public User getUserGoods() {
User user = new User();
// 调用商品微服务
Object response = restTemplate.getForEntity(url + "api/goods", Object.class).getBody();
try {
user.setName("jack");
user.setGoods((List<GoodsDTO>) response);
} catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e.getMessage());
}
return user;
}
}
  • 运行服务消费者程序,并打开HttpClient工具进行测试



3.4 Nacos小结

  • Spring Cloud Alibaba 的Nacos组件可以完美取代Eureka做为微服务发现及注册的基础框架。
  • 通过Nacos特性大图中,我们还可以了解到,Nacos除了服务发现的框架,还能做到配置管理,DNS服务等功能。

四、Sentinel的基础实践

4.1 安装Sentinel监控

 # 下载服务端
wget https://github.com/alibaba/Sentinel/releases/download/v1.8.0/sentinel- dashboard-1.8.0.jar
# 启动服务(默认端口为8080)
java -jar sentinel-dashboard-1.8.0.jar
  • 登录控制台,默认用户名与密码为sentinel



4.2 通过Sentinel对微服务提供方进行流量控制

  • 对原有商品信息微服务提供者增加Sentinel依赖
<project>
...
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
...
</project>
  • 修改项目配置文件application.yml增加Sentinel控制台地址
server:
port: 8083 spring:
application:
name: goods-service
cloud:
# nacos服务注册
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
# sentinel服务
sentinel:
transport:
dashboard: 172.16.109.118:8080
  • 运行微服务程序,通过Nacos控制台观察微服务注册信息

  • 我们再通过HttpClient工具访问一下微服务的Api端口,并进入Sentinel控制台进行监控:在控制台中,我们发现了服务名称,及该服务下的各种规则设置菜单。

4.2.1 通过JMeter模拟高并发流量

  • 设置20000个并发请求

  • 设置HTTP请求地址:

  • 设置报告输出

  • 启动JMeter,观察Sentinel控制台,可以看到QPS的实时状况。

4.2.2 设置流控规则进行流量控制

  • 对Sentinel控制台中服务的资源增加流量控制规则

  • 给微服务接口的QPS设置阈值



  • 再次启动JMeter进行高并发测试,在控制台中进行观察,可以看到服务接口的QPS被限制在阈值以下。

  • JMeter结果列表中可以观察到异常信息。

4.2.3 设置降级规则进行流量控制

  • 对Sentinel控制台中服务的资源增加熔断降级规则

慢调用比例 (SLOW_REQUEST_RATIO):选择以慢调用比例作为阈值,需要设置允许的慢调用 RT(即最大的响应时间),请求的响应时间大于该值则统计为慢调用。当单位统计时长(statIntervalMs)内请求数目大于设置的最小请求数目,并且慢调用的比例大于阈值,则接下来的熔断时长内请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态(HALF-OPEN 状态),若接下来的一个请求响应时间小于设置的慢调用 RT 则结束熔断,若大于设置的慢调用 RT 则会再次被熔断。

  • 在实时监控界面可以看到请求被拒绝,证明熔断降级规则生效

  • 在JMeter结果表格中也出现了大量失败的调用请求

4.3 通过Sentinel对微服务调用方进行流量控制

  • Sentinel流程控制组件除了可以在微服务端进行必要的流量控制外,也可以在服务调用方的客户端进行控。,
  • 微服务调用方加入OpenFeign组件
<-- pom.xml -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.cloud/spring-cloud-starter-openfeign -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
<version>2.2.5.RELEASE</version>
</dependency>
  • 项目配置
server:
port: 8090 spring:
application:
name: user-consumer
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 172.16.109.118:8848
# sentinel服务
sentinel:
transport:
dashboard: 172.16.109.118:8080 # 调用微服务超时时间设置
ribbon:
ConnectTimeout: 5000
ReadTimeout: 5000 # feign日志以什么级别监控哪个接口
logging:
level:
nacos.democonsumer.GoodService : debug # 启用sentinel
feign:
sentinel:
enabled: true
  • 主启动类增加注解
/**
* 主启动类
*/
// 启用Feign组件
@EnableFeignClients
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class DemoConsumerApplication { public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoConsumerApplication.class, args);
}
}
  • 参照Nacos中注册的服务名,在服务调用者程序中映射微服务接口, 并通过@FeignClient调用微服务,同时定义服务熔断时如何处理(fallback)

/**
* 映射商品微服务接口
*/
@Component
// 增加服务容错处理,指定服务熔断时处理的类名
@FeignClient(value="goods-service",fallback =FallBackService.class )
public interface GoodService { @GetMapping(value="/api/goods")
List<GoodsDTO> getGoods(); } /**
* 服务熔断处理:返回空值
*/
@Component
public class FallBackService implements GoodService {
private final static Logger logger= LoggerFactory.getLogger(FallBackService.class) ; @Override
public List<GoodsDTO> getGoods() {
logger.info("服务已熔断...");
return new ArrayList<>();
}
}
  • 服务调用者调用程序无需变化
/**
* 用户消费者--调用nacos服务中心的商品服务,并对外提供RestFul接口测试
*/
@RestController
@RequestMapping("user/")
public class UserConsumer {
// 注入商品微服务接品
@Autowired
private GoodService goodService; @GetMapping("/goods")
public User getUserGoods() {
User user = new User();
// 通过GoodsService接口调用商品微服务
try {
List<GoodsDTO> goods = goodService.getGoods();
user.setName("jack");
user.setGoods(goods);
} catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e.getMessage());
}
return user;
} }
  • 接下来启动微服务调用者,通过HttpClient工具进行测试,调用正常

  • 进入到Sentinel控制台,同样可以看到消费者的Api接口

4.3.1 对服务调用者中的服务提供方进行流量控制

  • 对Sentinel控制台中服务的资源增加流量控制规则,在FeignClient中,Sentinel为Feign调用生成了资源名策略定义,定义规则为 [httpmethod :protocol://requesturl](比如 GET:http://goods-service/api/goods)

  • 为便于测试,故意将QPS的单机阈值设为0



  • 使用HttpClient工具再次测试,由于我们在流量控制规则中已对QPS做了限制,服务调用请求已无法通过,故触发fallback,返回空值。

  • 服务调用者日志信息提示服务已熔断..

4.4 Sentinel实践小结

  • Sentinel与Hystrix相比,更加轻量级:Sentinel对主流框架提供适配的 API,来定义需要保护的资源,并提供设施对资源进行实时统计和调用链路分析。
  • Sentinel 提供了更加多样化的流量控制,熔断降级和系统负载保护手段。
  • Sentine具备完善的实时监控和控制台。

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