上一篇 Nacos服务发现-零、导学

1.1 从单体架构到微服务

1.1.1 单体架构

Web应用程序发展的早期，大部分web工程师将所有的功能模块打包到一起并放在一个Web容器中运行，所有功能模块使用同一个数据库，同时，它还提供API或者UI访问的Web模块等。

3201048542,3330451989.jpg

尽管也是模块化逻辑，但是最终还是会打包并部署为单体式应用，这种将所有功能部署在一个Web容器中运行的系统就叫做单体架构(也称：巨石型应用)

优点：

• 开发效率高：模块之间交互采用本地方法调用，并节省微服务之间的交互讨论时间与开发成本。
• 容易测试：IDE都是为开发单个应用设计的、容易测试---在本地就可以启动完整的系统。
• 容易部署：运维成本小，直接打包为一个完整的包，拷贝到Web容器的某个目录下即可运行。

但是，上述的好处是有条件的，它适用于小型简单应用，对于大规模的复杂应用，就会展现出来以下的不足：

缺点：

• 复杂性逐渐变高，可维护性逐渐变差 ：所有业务模块部署在一起，复杂度越来越高，修改时牵一发动全身。
• 版本迭代速度逐渐变慢：修改一个地方就要将整个应用全部编译、部署、启动时间过长、回归测试周期过长。
• 阻碍技术创新：若更新技术框架，除非你愿意将系统全部重写，无法实现部分技术更新。
• 无法按需伸缩：通过冗余部署完整应用的方式来实现水平扩展，无法针对某业务按需伸缩。

1.1.2 微服务

许多大型公司，通过采用微服务架构解决了上述问题。其思路不是开发一个巨大的单体式的应用，而是将应用分解为小的、互相连接的微服务。

一个微服务一般完成某个特定的功能，比如订单服务、用户服务等等。每一个微服务都是完整应用，都有自己的业务逻辑和数据库。一些微服务还会发布API给其它微服务和应用客户端使用。

比如，根据前面描述系统可能的分解如下：

image-20210109180611020.png

每一个业务模块都使用独立的服务完成，这种微服务架构模式也影响了应用和数据库之间的关系，不像传统多个业务模块共享一个数据库，微服务架构每个服务都有自己的数据库。

优点：

• 分而治之，职责单一；易于开发、理解和维护、方便团队的拆分和管理
• 可伸缩；能够单独的对指定的服务进行伸缩
• 局部容易修改，容易替换，容易部署，有利于持续集成和快速迭代
• 不会受限于任何技术栈

1.2 什么是服务发现

在微服务架构中，整个系统会按职责能力划分为多个服务，通过服务之间协作来实现业务目标。这样在我们的代码中免不了要进行服务间的远程调用，服务的消费方要调用服务的生产方，为了完成一次请求，消费方需要知道服务生产方的网络位置(IP地址和端口号)。

我们的代码可以通过读取配置文件的方式读取服务生产方网络位置，如下：

image-20210114224629773.png

我们通过Spring Boot技术很容易实现：

(1) 新建Maven项目

父工程pom.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>net.zhi365</groupId>
    <artifactId>nacosdiscover</artifactId>
    <packaging>pom</packaging>
    <version>1.0</version>

    <modules>
        <module>service-provider</module>
    </modules>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                <version>2.1.2.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>

            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>Greenwich.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>

            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                <version>2.1.6.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <!--    这个问题太坑了，是boot-maven中间那个【-】的问题，重新输入就好用了 -->
                <!--<artifactId>spring-boot‐maven-plugin</artifactId>-->
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

(2) ServiceProvider（服务生产者）

ServiceProvider是服务的生产方，暴露/service服务地址，实现代码如下：

pom.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">
    <parent>
        <artifactId>nacosdiscover</artifactId>
        <groupId>net.zhi365</groupId>
        <version>1.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>service-provider</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

ServiceProviderApplication.java

/**
 * @author Xin.li
 * @date 2021-01-14 23:38
 */
@SpringBootApplication
public class ServiceProviderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ServiceProviderApplication.class, args);
    }
}

ServiceController.java

package net.zhi365.serviceprovider.web;

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

/**
 * @author Xin.li
 * @date 2021-01-14 23:44
 */
@RestController
public class ServiceController {

    @GetMapping( value = "/service")
    public String service() {
        return "provider invoke";
    }
}

application.yml

server:
  port: 56010

(3) Service A（服务消费者）

实现代码：

pom.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">
    <parent>
        <artifactId>nacosdiscover</artifactId>
        <groupId>net.zhi365</groupId>
        <version>1.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>spring-rest-consumer-bootstrap</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

SpringRestConsumerBootStrapApplication.java

package net.zhi365.springrestconsumerbootstrap;

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

/**
 * @author Xin.li
 * @date 2021-01-15 0:03
 */
@SpringBootApplication
public class SpringRestConsumerBootStrapApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringRestConsumerBootStrapApplication.class, args);
    }
}

ConsumerController.java

package net.zhi365.springrestconsumerbootstrap.web;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

/**
 * @author Xin.li
 * @date 2021-01-15 0:08
 */
@RestController
public class ConsumerController {

    @Value("${provider.address}")
    private String providerAddress;

    @GetMapping(value = "/service")
    public String service(){
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        //  调用服务
        String providerResult = restTemplate.getForObject("http://" + providerAddress +"/service", String.class );

        return "consumer invoke | " + providerResult;
    }
}

application.yml

server:
  port: 56020
  # 服务生产方地址
provider:
  address: 127.0.0.1:56010

看上去很完美，但是，仔细考虑以下，此方案对于微服务应用而言行不通。

首先，微服务可能是部署在云环境的，服务实例的网络位置或许是动态分配的。另外，每一个服务一般会有多个实例来做负载均衡，由于宕机或升级，服务实例网络地址会经常动态改变。再者，每一个服务也可能应对临时访问压力增加新的服务节点。

如下图所示：

image-20210115001646505.png

基于以上的问题，服务之间如何相互感知？服务如何管理？这就是服务发现的问题了。如下图：

image-20210114233006747.png

上图中服务实例本身并不记录服务生产方的网络地址，所有服务实例内部都会包含服务发现客户端。

（1）在每个服务启动时会向服务发现中心上报自己的网络位置。这样，在服务发现中心内部会形成一个服务注册表，服务注册表是服务发现的核心部分，是包含所有服务实例的网络地址的数据库。

（2）服务发现客户端会定期从服务发现中心同步服务注册表 ，并缓存在客户端。

（3）当需要对某服务进行请求时，服务实例通过该注册表，定位目标服务网络地址。若目标服务存在多个网络地址，则使用负载均衡算法从多个服务实例中选择出一个，然后发出请求。

总结一下，在微服务环境中，由于服务运行实例的网络地址是不断动态变化的，服务实例数量的动态变化 ，因此无法使用固定的配置文件来记录服务提供方的网络地址，必须使用动态的服务发现机制用于实现微服务间的相互感知。各服务实例会上报自己的网络地址，这样服务中心就形成了一个完整的服务注册表，各服务实例会通过服务发现中心来获取访问目标服务的网络地址，从而实现服务发现的机制。

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