微服务专题08-Spring Cloud 服务发现

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前言

前面的章节我们讲了Spring Cloud 配置管理。本节，继续微服务专题的内容分享，共计16小节，分别是：

本节内容重点为：

Zookeeper 客户端：介绍 Spring Cloud Discovery 结合 Apache Zookeeper 客户端的基本使用方法，包括服务发现激活、Eureka 客户端注册配置以及 API 使用等
Zookeeper 服务器：介绍 Apache Zookeeper 服务器作为服务注册中心的搭建方法

各个注册中心的对比

比较点	Eureka	Zookeeper	Consul
运维熟悉度	相对陌生	熟悉	更陌生
一致性（CAP）	AP（最终一致性）	CP（一致性强）	AP（最终一致性）
一致性协议	HTTP 定时轮训	ZAB	RAFT
通讯方式	HTTP REST	自定义协议	HTTP REST
更新机制	Peer 2 Peer（服务器之间） + Scheduler（服务器和客户端）	ZK Watch	Agent 监听的方式
适用规模	20 K ~ 30 K 实例（节点）	10K ~ 20K 实例（节点）	< 3K 实例（节点）
性能问题	简单的更新机制、复杂设计、规模较大时 GC 频繁	扩容麻烦、规模较大时 GC 频繁	3K 节点以上，更新列表缓慢

为什么推荐使用 ZK 作为 Spring Cloud 的基础设施

CAP原则又称CAP定理，指的是在一个分布式系统中，一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）。CAP 原则指的是，这三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。

一致性模型

Zookeeper保证CP：一致性（Consistency）、分区容错性（Partition tolerance）。

在这里插入图片描述
上图描述的是客户端分别请求以Zookeeper或者Eureka作为注册中心访问时，当服务端的一个应用实例挂掉的情况，注册中心做出了不同的反映的情形：

对于Zk来说，为了保证CP原则，返回给客户端的应用实例变为 3- 1 = 2 个。
对于Eureka来说，为了保证AP原则，返回给客户端的应用实例仍为3个，但是挂掉的实例是访问不到的。

不难想象，对于Eureka来说，当服务端应用实例挂掉后，以上图的情形来说会有1/3 的概率，获取不到实例，为了避免这种情况的发生，我们通常可以引入服务网关实现 “读写分离”的架构来解决这样的问题。

基于服务网关实现读写分离的架构

所谓的“读写分离”指的是：

写：是客户端直接向Eureka注册中心进行服务注册。
读：是服务网关通过拉取Eureka注册中心的数据，从而使客户端从服务网关间接的订阅数据。

在这里插入图片描述

我们知道，Eureka注册中心基于内存型的注册模式，将服务注册与服务发现分离开来的好处就在于防止二者并行，假设Client 的QPS是10w甚至更高，这时使Eureka注册中心直接暴露给客户端，必定会造成Eureka挂掉。

实际的业务场景，通常来说，即服务注册的请求相对较小，请求一次注册即可，更多的是服务发现，从Eureka拉取数据量比较大，即读多写少。

基于以上的结论，我们认为既然读多写少，我们就可以在读的时候做些文章，实现网关的分布式高可用，将网关拉取的数据加入缓存，再持久化到数据库，使客户端在读取数据的时候间接访问数据库，同时可以将数据库分库分表等等操作，这样就可以极大地扩展基于Eureka注册中心的性能。

维护相对熟悉

Zookeeper生态环境比较好

zookeeper 可以用作很多系统的配置信息的管理，比如 kafka、storm 等等很多分布式系统都会选用 zookeeper 来做一些元数据、配置信息的管理，包括 dubbo 注册中心不也支持 zookeeper 么？
hadoop、hdfs、yarn 等很多大数据系统，都选择基于 zookeeper 来开发 HA 高可用机制。
Zookeeper实现分布式锁也是比较常见的一种方式。

配置中心和服务注册中心单一化

所谓的单一化指的就是，使用Zookeeper做注册中心，Zookeeper同样可以做配置中心，如果在 Spring Cloud 传统的配置方面，使用Eureka 做注册中心、Git/JDBC 做配置中心。

Spring Cloud Discovery

通过zookeeper 的实验，我们可以同时测试两种效果：

注册发现
配置管理

Spring Cloud 增加 ZK 依赖

错误配置（高 ZK Client 版本 3.5，低服务器版本 3.4）

    <dependencies>

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

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

正确配置

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-all</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.12</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

启动 ZK

关于zk的使用以及原理，我们在前面分布式专题已经讲到，这里我们就以Windows版本做一个回顾吧！
zookeeper官网下载：zookeeper官网下载

我目前使用的版本是：3.5.8。

修改默认配置文件

zk默认读取zoo.cfg文件，从官网上下载的是没有的，我们这里复制一份，并修改zoo.cfg
文件：
在这里插入图片描述
我们可以在zookeeper根目录下创建一个/data文件夹用来存放数据。

tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
# 这里需要使用 "//" 
dataDir=D://apache-zookeeper-3.5.8-bin//data
clientPort=2181

zookeeper的启动与停止

首先双击zkServer.sh启动服务端，然后双击启动zkCli.sh 进入命令行
在这里插入图片描述
停止zookeeper可以直接杀死2181 端口即可：

首先查看2181端口所在的进程号：

netstat -aon|findstr “2181”

然后直接kill：

taskkill /pid 10756 /F

在这里插入图片描述

zookeeper 命令行

通过命令 ls / 查看节点，我们发现，本地localhost:2181 的服务已经启动成功！
在这里插入图片描述

编写核心类

引导类，使用@EnableDiscoveryClient 作为服务发现客户端：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient // 尽可能使用 @EnableDiscoveryClient
public class ZkDSClientApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZkDSClientApplication.class, args);
    }
}

编写Controller，根据 DiscoveryClient 的api 返回所有的服务名称，id，主机，端口号等信息

@RestController
public class ServiceController {

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    /**
     * 返回所有的服务名称
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("/services")
    public List<String> getAllServices() {
        return discoveryClient.getServices();
    }

    @GetMapping("/service/instances/{serviceName}")
    public List<String> getAllServiceInstances(@PathVariable String serviceName) {
        return discoveryClient.getInstances(serviceName)
                .stream()
                .map(s ->
                        s.getServiceId() + " - " + s.getHost() + ":" + s.getPort()
                ).collect(Collectors.toList());
    }

}

我们注意到，接口 DiscoveryClient 是来自于 org.springframework.cloud.client.discovery下的。

并且功能有如下几种：

public interface DiscoveryClient {

	/**
	 * A human readable description of the implementation, used in HealthIndicator
	 * @return the description
	 */
	String description();

	/**
	 * Get all ServiceInstances associated with a particular serviceId
	 * @param serviceId the serviceId to query
	 * @return a List of ServiceInstance
	 */
	List<ServiceInstance> getInstances(String serviceId);

	/**
	 * @return all known service ids
	 */
	List<String> getServices();

}

其中 ServiceInstance 我们看看有哪些属性和方法?

public interface ServiceInstance {
	// 实例 id
	String getServiceId();
	//主机地址
	String getHost();
	// 端口号
	int getPort();
	//是否是https请求
	boolean isSecure();
	// 服务的 uri
	URI getUri();
	//与服务实例关联的键值对元数据
	Map<String, String> getMetadata();
	//实例方案
	default String getScheme() {
		return null;
	}
}

设置配置文件

spring.application.name = spring-cloud-service-discovery-client

# 服务端口
server.port = 7070

# 管理端口
management.server.port = 7071

# 开放 所有Web 管理 Endpoints
management.endpoints.web.exposure.include = *

结果测试

首先看服务发现的效果：

启动项目：
在这里插入图片描述

我们将7070端口作为服务端口，在zookeeper节点上查看一下是否注册成功：
在这里插入图片描述
我们发现，ZK 节点路径（/services/spring-cloud-service-discovery-client/）
由此可以得出结论：ZK 服务发现节点规则（/services/{spring.application.name}/{serviceId_UUID}/)。