Spring Cloud Alibaba微服务生态的基础实践

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。

2016 年，阿里全面拥抱 Spring Boot；
2017 年 12 月，Spring Cloud Alibaba 立项并顺利进入 Spring Cloud 孵化器。
2019 月 10 月 3 日，Spring Cloud Alibaba 正式 "挂牌" Spring 官方。

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）

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：

Kubernetes Serviceg

RPC & Dubbo RPC Service

Spring Cloud RESTful Service Nacos生态图[(来自Nacos官网)]

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

4.0.0 org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.2.9.RELEASE nacos.democonsumer sentinel 0.0.1-SNAPSHOT sentinel Demo project for Spring Boot <java.version>1.8</java.version> <spring-cloud-alibaba.version>2.2.1.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version> org.springframework.boot spring-boot-starter-web com.alibaba.cloud spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery org.springframework.boot spring-boot-starter-test test org.junit.vintage junit-vintage-engine com.alibaba.cloud spring-cloud-alibaba-dependencies ${spring-cloud-alibaba.version} pom import org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin
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 getAllGoods(HttpServletRequest httpServletRequest) { List 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

...

    <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

通过https://github.com/alibaba/Sentinel/releases下载jar包

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
... com.alibaba.cloud spring-cloud-starter-alibaba-sentinel ...
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 -->

    <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) [图片上传失败...(image-fb969-1600308219546)]

/**
- 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..