Spring Cloud Alibaba之服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件 - Nacos

服務(wù)發(fā)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)微服務(wù)之間的調(diào)用，我們除了需要Feign這種調(diào)用組件外還得依賴服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件。主要的原因是每個(gè)微服務(wù)所在的機(jī)器ip并非總是固定的，并且每個(gè)微服務(wù)都可能部署多個(gè)實(shí)例在不同的機(jī)器上，所以我們不能把依賴的微服務(wù)ip地址寫在代碼或配置文件里，我們需要有個(gè)組件去動(dòng)態(tài)的管理，這就是為什么微服務(wù)架構(gòu)里服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能是必須的。

那么服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件是怎么實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的呢？我們以大家比較熟悉的MySQL來做類比，通過MySQL簡(jiǎn)單說明一下服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。如下圖：

簡(jiǎn)單說明一下什么是服務(wù)提供者與服務(wù)消費(fèi)者：

• 服務(wù)提供者：服務(wù)的被調(diào)用方（即：為其他微服務(wù)提供接口的微服務(wù)）
• 服務(wù)消費(fèi)者：服務(wù)的調(diào)用方（即：調(diào)用其他微服務(wù)接口的微服務(wù)）
• 例如：訂單服務(wù)需要調(diào)用用戶服務(wù)的接口，那么訂單服務(wù)就是服務(wù)消費(fèi)者，而用戶服務(wù)則是服務(wù)提供者
• 服務(wù)提供者與服務(wù)消費(fèi)者實(shí)際描述的是微服務(wù)之間的調(diào)用關(guān)系，一般都是成對(duì)出現(xiàn)的

當(dāng)微服務(wù)啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)向服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件注冊(cè)自身信息，在上圖中就類似于向MySQL發(fā)送一條insert語(yǔ)句，將服務(wù)的元數(shù)據(jù)如服務(wù)名稱、ip地址及服務(wù)狀態(tài)等信息插入到MySQL中，如上圖的registry表數(shù)據(jù)所示，這個(gè)過程稱之為服務(wù)注冊(cè)，所以服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件內(nèi)部會(huì)都維護(hù)類似于這樣的一張注冊(cè)表。

微服務(wù)在注冊(cè)完成后，會(huì)讀取服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件中保存的其他微服務(wù)的元數(shù)據(jù)并緩存一份到本地，就類似于向MySQL發(fā)送一條select all語(yǔ)句。這樣在調(diào)用其他服務(wù)的時(shí)候，就不需要每次都去服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件上查詢，而是從本地緩存去查找調(diào)用地址，這樣可以減輕服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件的壓力。所以上圖中的調(diào)用箭頭并沒有指向服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件，而是直接指向服務(wù)提供者。這樣的好處是哪怕是服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件掛掉了，還能從本地緩存中獲取其他微服務(wù)的調(diào)用地址。到這一步微服務(wù)之間就可以互相發(fā)現(xiàn)了，即完成基本的服務(wù)發(fā)現(xiàn)

但微服務(wù)有可能會(huì)掛掉或下線，此時(shí)其他服務(wù)不應(yīng)該去發(fā)現(xiàn)一個(gè)不存在的服務(wù)。所以每個(gè)服務(wù)啟動(dòng)且向服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件注冊(cè)完成之后，都會(huì)通過心跳機(jī)制告知存活狀態(tài)。上圖中用last_heartbeat字段表示，若某個(gè)服務(wù)在超過一定的時(shí)間都沒有發(fā)送心跳包的話，就會(huì)被服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件檢測(cè)到，此時(shí)就會(huì)刪除注冊(cè)表里該服務(wù)的注冊(cè)信息，并通知其他服務(wù)更新本地緩存（若有新注冊(cè)的服務(wù)也會(huì)通知其他服務(wù)更新本地緩存）。

搭建Nacos Server

關(guān)于什么是Nacos，官方文檔已經(jīng)描述得很詳細(xì)了，Nacos官方文檔地址如下：

https://nacos.io/zh-cn/docs/what-is-nacos.html

所以這里只是簡(jiǎn)單概述一下，Nacos與Eureka一樣，是服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件，同時(shí)也是配置中心。Nacos解決了兩個(gè)問題，一是服務(wù)A如何找到服務(wù)B；二是管理微服務(wù)的配置，讓一個(gè)微服務(wù)的所有實(shí)例的配置都統(tǒng)一，并且可以實(shí)現(xiàn)配置修改后自動(dòng)刷新等。

理論介紹也說得差不多了，本小節(jié)我們來動(dòng)手搭建一個(gè)Nacos Server。過程很簡(jiǎn)單首先需要下載一個(gè)Nacos，下載地址如下：

https://github.com/alibaba/nacos/releases

然后我們需要選擇一個(gè)合適的版本下載，即Nacos Server版本應(yīng)盡量與Client端的版本對(duì)應(yīng)。至于Client的版本我們可以到工程的pom.xml文件中找到Spring Cloud Alibaba的依賴管理項(xiàng)點(diǎn)擊進(jìn)去即可查看到：

如下可以看到Nacos Client的版本為1.0.0，所以與之對(duì)應(yīng)選擇1.0.0版本的Nacos Server進(jìn)行下載：

注：我這里使用的Spring Cloud版本是Greenwich.SR1，Spring Cloud Alibaba的版本是0.9.0.RELEASE

由于不是生產(chǎn)環(huán)境所用，其實(shí)也無需嚴(yán)格選擇對(duì)應(yīng)的版本，只要能用就可以了，所以我這里選擇下載最新的1.1.0版本（經(jīng)過測(cè)試可用）：

下載并解壓后進(jìn)入bin目錄，雙擊startup.cmd，或在命令行中輸入cmd startup.cmd即可運(yùn)行Nacos Server：

啟動(dòng)成功：

使用瀏覽器訪問localhost:8848進(jìn)入Nacos Server的管理頁(yè)面，此時(shí)需要輸入賬戶密碼，默認(rèn)的賬戶密碼都是nacos：

登錄成功后，頁(yè)面如下：

該管理頁(yè)面支持中英文，可在右上角點(diǎn)擊切換：

官方文檔如下：

https://nacos.io/zh-cn/docs/quick-start.html

將微服務(wù)注冊(cè)到Nacos

在上一小節(jié)中，我們已經(jīng)完成了Nacos Server的搭建，而這一小節(jié)將演示如何將微服務(wù)注冊(cè)到Nacos。我現(xiàn)在有一個(gè)用戶中心微服務(wù)，其pom.xml文件如下，包含了Spring Cloud Alibaba及Nacos Client依賴，Spring Boot版本為2.1.6.RELEASE：

<dependencies>
    ...

    <!-- Nacos Client -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <!--整合Spring Cloud-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>Greenwich.SR1</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
        <!--整合Spring Cloud Alibaba-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>0.9.0.RELEASE</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

在配置文件中配置一下nacos server的地址及端口：

spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 指定nacos server的地址
        server-addr: 127.0.0.1:8848
  application:
    # 服務(wù)名稱，必須的配置項(xiàng)，否則不會(huì)向nacos注冊(cè)
    name: user-center

  ...  

配置完成后啟動(dòng)項(xiàng)目，然后到nacos server的管理頁(yè)面的服務(wù)列表上查看是否注冊(cè)成功，注冊(cè)成功的話會(huì)顯示在服務(wù)列表里，如下：

點(diǎn)擊詳情可以看到詳細(xì)信息：

經(jīng)過以上這幾個(gè)步驟，就可以非常簡(jiǎn)單地整合Nacos Client，并將微服務(wù)注冊(cè)到Nacos Server上。通過同樣的步驟，我將另一個(gè)內(nèi)容中心微服務(wù)也注冊(cè)到Nacos Server上。我們來寫一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試用例，看看在內(nèi)容中心上是否能發(fā)現(xiàn)用戶中心，代碼如下：

@Slf4j
@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class DiscoveryClientTests {

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    /**
     * 測(cè)試服務(wù)發(fā)現(xiàn)，證明內(nèi)容中心能找到用戶中心
     */
    @Test
    public void getServiceInstancesTest(){
        // 獲取用戶中心微服務(wù)的所有實(shí)例信息
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("user-center");
        // 以json格式打印出來
        log.info(JsonUtil.obj2JsonPretty(instances));
    }
}

控制臺(tái)輸出的json信息如下，證明通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件能讓內(nèi)容中心總是能找到用戶中心：

[ {
  "serviceId" : "user-center",
  "host" : "192.168.190.1",
  "port" : 8080,
  "secure" : false,
  "metadata" : {
    "nacos.instanceId" : "192.168.190.1#8080#DEFAULT#DEFAULT_GROUP@@user-center",
    "nacos.weight" : "1.0",
    "nacos.cluster" : "DEFAULT",
    "nacos.healthy" : "true",
    "preserved.register.source" : "SPRING_CLOUD"
  },
  "uri" : "http://192.168.190.1:8080",
  "scheme" : null,
  "instanceId" : null
} ]

Nacos服務(wù)發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域模型

下圖整理了Nacos服務(wù)發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域模型，我們將圍繞該圖進(jìn)行介紹：

1、上圖最外層的是Namespace，對(duì)應(yīng)管理界面的命名空間，如下：

Namespace主要用作隔離，默認(rèn)為public，例如我們有三個(gè)環(huán)境：開發(fā)、測(cè)試及生產(chǎn)環(huán)境，那么就可以創(chuàng)建三個(gè)Namespace，不同的Namespace之間是互相隔離的。

舉個(gè)例子，我們可以來創(chuàng)建一個(gè)開發(fā)環(huán)境專用的命名空間：

創(chuàng)建完成后可以看到每個(gè)命名空間都會(huì)有自己的唯一命名空間id：

那么微服務(wù)要如何注冊(cè)到指定的命名空間呢？很簡(jiǎn)單，在配置文件中通過namespace配置項(xiàng)指定即可：

spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 指定nacos server的地址
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        # 配置命名空間
        namespace: 4a557407-c2c8-4524-97a0-17aa3c836407

  ...      

配置完成后重啟項(xiàng)目，此時(shí)該服務(wù)不再是注冊(cè)到之前的public命名空間，而是注冊(cè)到我們剛剛創(chuàng)建的dev命名空間，此時(shí)在dev下的微服務(wù)是看不到public下的微服務(wù)的，即實(shí)現(xiàn)了環(huán)境隔離了：

2、在Namespace之下是Group服務(wù)分組，默認(rèn)的Group是DEFAULT_GROUP。我們可以在服務(wù)列表中看到：

Group可以將不同的微服務(wù)劃分到同一個(gè)分組里，Group可以讓我們方便去分組管理微服務(wù)。但需要注意的是，在目前的Spring Cloud Alibaba版本，并沒有用上這個(gè)Group，應(yīng)該會(huì)在未來的版本上支持。

3、而Group下面是Service，Service既是微服務(wù)，例如用戶微服務(wù)、訂單微服務(wù)等。每個(gè)Service可以包含多個(gè)Cluster（集群），Cluster是對(duì)指定微服務(wù)的一個(gè)虛擬劃分，默認(rèn)為DEFAULT。比方說公司內(nèi)有北京機(jī)房、上海機(jī)房的服務(wù)器，那么為了異地容災(zāi)，用戶中心微服務(wù)就可能會(huì)被同時(shí)部署在北京機(jī)房和上海機(jī)房。這時(shí)候我們就可以為北京機(jī)房的用戶中心微服務(wù)實(shí)例劃分到一個(gè)集群里并且起一個(gè)集群名稱，而上海機(jī)房的用戶中心微服務(wù)實(shí)例同理。將微服務(wù)實(shí)例劃分到一個(gè)集群后，我們還可以實(shí)現(xiàn)類似于讓上海機(jī)房里的微服務(wù)盡量調(diào)用同機(jī)房?jī)?nèi)的其他微服務(wù)，這樣在容災(zāi)的同時(shí)還可以提升性能。

關(guān)于集群我們可以直接在配置文件中配置，而不用像命名空間那樣需要提前創(chuàng)建，如下：

spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 指定nacos server的地址
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        # 配置集群名稱，名稱可以任意
        cluster-name: BJ

  ...      

配置完成后重啟項(xiàng)目，此時(shí)可以看到該微服務(wù)實(shí)例處于BJ集群下，而不是處于之前默認(rèn)的DEFAULT集群下：

4、Cluster里是Instance，即上面所提到的微服務(wù)實(shí)例

關(guān)于這些概念的官方文檔地址如下：

https://nacos.io/zh-cn/docs/concepts.html

Nacos元數(shù)據(jù)

什么是Nacos元數(shù)據(jù)，官方文檔描述如下：

Nacos數(shù)據(jù)（如配置和服務(wù)）描述信息，如服務(wù)版本、權(quán)重、容災(zāi)策略、負(fù)載均衡策略、鑒權(quán)配置、各種自定義標(biāo)簽 (label)，從作用范圍來看，分為服務(wù)級(jí)別的元信息、集群的元信息及實(shí)例的元信息。

• 服務(wù)級(jí)別的元信息在服務(wù)詳情中展示
• 集群的元信息在集群配置中展示
• 實(shí)例的元信息在集群實(shí)例表內(nèi)展示

元數(shù)據(jù)作用：

• 提供描述信息
• 讓微服務(wù)調(diào)用更靈活
  • 例如實(shí)現(xiàn)微服務(wù)的版本控制；當(dāng)有多個(gè)版本的微服務(wù)共存時(shí)就可以通過元數(shù)據(jù)進(jìn)行版本控制

配置元數(shù)據(jù)的兩種方式：

1. 在Nacos Server的管理頁(yè)面設(shè)置；以服務(wù)的元數(shù)據(jù)示例，在服務(wù)詳情頁(yè)面點(diǎn)擊編輯服務(wù)后，在元數(shù)據(jù)這欄輸入json格式的元數(shù)據(jù)即可：
   

2. 通過配置文件指定；如下示例：

   spring:
   cloud:
   nacos:
     discovery:
       # 指定nacos server的地址
       server-addr: 127.0.0.1:8848
       # 這種方式配置的是實(shí)例級(jí)別的元數(shù)據(jù)
       metadata:
         # k-v形式，k和v都可以自定義
         instance: c
         test: a
         version: v1

配置完成后重啟項(xiàng)目，可以看到配置文件中所配置的實(shí)例級(jí)別元數(shù)據(jù)：