SpringCloud Alibaba實戰（7：nacos註冊中心管理微服務）

三分惡發表於2021-06-23
SpringGCCloud微服務

原始碼地址：https://gitee.com/fighter3/eshop-project.git

持續更新中……

在上一節我們已經完成了Nacos Server的本地部署，這一節我們學習如何將Nacos作為註冊中心，管理微服務。

1、註冊中心簡介

1.1、什麼是註冊中心

在微服務的體系裡，註冊中心是最重要的元件之一，我們來簡單瞭解一下什麼是註冊中心。

註冊中心和DNS類似，大家想一想，我們平時訪問百度，是訪問 www.baidu.com ，還是直接訪問ip地址呢？

　註冊中心就承擔了這樣一個“名單”的角色，它記錄了服務和服務地址的對映關係。在分散式架構中，服務會註冊到這裡，當服務需要呼叫其它服務時，就到這裡找到服務的地址，進行呼叫。

註冊中心

註冊中心的作用就是服務的註冊和服務的發現。

1.2、常見的註冊中心

  • Netflix Eureka
  • Alibaba Nacos
  • HashiCorp Consul
  • Apache ZooKeeper
  • CoreOS Etcd
  • CNCF CoreDNS
特性 Eureka Nacos Consul Zookeeper
CAP AP CP + AP CP CP
健康檢查 Client Beat TCP/HTTP/MYSQL/Client Beat TCP/HTTP/gRPC/Cmd Keep Alive
雪崩保護 有 有 無 無
自動登出例項 支援 支援 不支援 支援
訪問協議 HTTP HTTP/DNS HTTP/DNS TCP
監聽支援 支援 支援 支援 支援
多資料中心 支援 支援 支援 不支援
跨註冊中心同步 不支援 支援 支援 不支援
SpringCloud整合 支援 支援 支援 支援

1.3、CAP原則與BASE理論

1.3.1、CAP原則

CAP原則

CAP 原則又稱 CAP 定理，指的是在一個分散式系統中， Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分割槽容錯性），三者不可得兼。

CAP 由 Eric Brewer 在 2000 年 PODC 會議上提出。該猜想在提出兩年後被證明成立，成為我們熟知的 CAP 定理。CAP 三者不可兼得。

特性 定理
Consistency 也叫做資料原子性，系統在執行某項操作後仍然處於一致的狀態。在分散式系統中，更新操作執行成功後所有的使用者都應該讀到最新的值，這樣的系統被認為是具有強一致性的。等同於所有節點訪問同一份最新的資料副本。
Availability 每一個操作總是能夠在一定的時間內返回結果，這裡需要注意的是"一定時間內"和"返回結果"。一定時間內指的是，在可以容忍的範圍內返回結果，結果可以是成功或者是失敗。
Partition tolerance 在網路分割槽的情況下，被分隔的節點仍能正常對外提供服務(分散式叢集，資料被分佈儲存在不同的伺服器上，無論什麼情況，伺服器都能正常被訪問)。

取捨原則

CAP 三個特性只能滿足其中兩個，那麼取捨的策略就共有三種：

  • CA without P：如果不要求P（不允許分割槽），則C（強一致性）和A（可用性）是可以保證的。但放棄 P 的同時也就意味著放棄了系統的擴充套件性，也就是分散式節點受限，沒辦法部署子節點，這是違背分散式系統設計的初衷的。
  • CP without A：如果不要求A（可用），相當於每個請求都需要在伺服器之間保持強一致，而P（分割槽）會導致同步時間無限延長（也就是等待資料同步完才能正常訪問服務），一旦發生網路故障或者訊息丟失等情況，就要犧牲使用者的體驗，等待所有資料全部一致了之後再讓使用者訪問系統。設計成 CP 的系統其實不少，最典型的就是分散式資料庫，如 Redis、HBase 等。對於這些分散式資料庫來說，資料的一致性是最基本的要求，因為如果連這個標準都達不到，那麼直接採用關係型資料庫就好，沒必要再浪費資源來部署分散式資料庫。
  • AP without C：要高可用並允許分割槽，則需放棄一致性。一旦分割槽發生，節點之間可能會失去聯絡，為了高可用，每個節點只能用本地資料提供服務，而這樣會導致全域性資料的不一致性。典型的應用就如某米的搶購手機場景，可能前幾秒你瀏覽商品的時候頁面提示是有庫存的，當你選擇完商品準備下單的時候，系統提示你下單失敗，商品已售完。這其實就是先在 A（可用性）方面保證系統可以正常的服務，然後在資料的一致性方面做了些犧牲，雖然多少會影響一些使用者體驗，但也不至於造成使用者購物流程的嚴重阻塞。

總結：

現如今，對於多數大型網際網路應用的場景，主機眾多、部署分散，而且現在的叢集規模越來越大，節點只會越來越多，所以節點故障、網路故障是常態，因此分割槽容錯性也就成為了一個分散式系統必然要面對的問題。那麼就只能在 C 和 A 之間進行取捨。但對於傳統的專案就可能有所不同，拿銀行的轉賬系統來說，涉及到金錢的對於資料一致性不能做出一絲的讓步，C 必須保證，出現網路故障的話，寧可停止服務，可以在 A 和 P 之間做取捨。

總而言之，沒有最好的策略，好的系統應該是根據業務場景來進行架構設計的，只有適合的才是最好的。

1.3.2、BASE理論

CAP 理論已經提出好多年了，難道真的沒有辦法解決這個問題嗎？也許可以做些改變。比如 C 不必使用那麼強的一致性，可以先將資料存起來，稍後再更新，實現所謂的 “最終一致性”。

　　這個思路又是一個龐大的問題，同時也引出了第二個理論 BASE 理論。

BASE理論

BASE：全稱 Basically Available（基本可用），Soft state（軟狀態），和 Eventually consistent（最終一致性）三個短語的縮寫，來自 ebay 的架構師提出。

　　BASE 理論是對 CAP 中一致性和可用性權衡的結果，其來源於對大型網際網路分散式實踐的總結，是基於 CAP 定理逐步演化而來的。其核心思想是：

既然無法做到強一致性（Strong consistency），但每個應用都可以根據自身的業務特點，採用適當的方式來使系統達到最終一致性（Eventual consistency）。

　　

　Basically Available（基本可用）

　　基本可用是指分散式系統在出現故障的時候，允許損失部分可用性（例如響應時間、功能上的可用性）。需要注意的是，基本可用絕不等價於系統不可用。

  • 響應時間上的損失：正常情況下搜尋引擎需要在 0.5 秒之內返回給使用者相應的查詢結果，但由於出現故障（比如系統部分機房發生斷電或斷網故障），查詢結果的響應時間增加到了 1~2 秒。
  • 功能上的損失：購物網站在購物高峰（如雙十一）時，為了保護系統的穩定性，部分消費者可能會被引導到一個降級頁面。

　Soft state（軟狀態）　

　　什麼是軟狀態呢？相對於原子性而言，要求多個節點的資料副本都是一致的，這是一種 “硬狀態”。

　　軟狀態是指允許系統存在中間狀態，而該中間狀態不會影響系統整體可用性。分散式儲存中一般一份資料會有多個副本，允許不同副本資料同步的延時就是軟狀態的體現。

Eventually consistent（最終一致性）

　　系統不可能一直是軟狀態，必須有個時間期限。在期限過後，應當保證所有副本保持資料一致性。從而達到資料的最終一致性。這個時間期限取決於網路延時，系統負載，資料複製方案設計等等因素。

　　實際上，不只是分散式系統使用最終一致性，關係型資料庫在某個功能上，也是使用最終一致性的，比如備份，資料庫的複製都是需要時間的，這個複製過程中，業務讀取到的值就是舊值。當然，最終還是達成了資料一致性。這也算是一個最終一致性的經典案例。

總結

總的來說，BASE 理論面向的是大型高可用可擴充套件的分散式系統，和傳統事務的 ACID 是相反的，它完全不同於 ACID 的強一致性模型，而是通過犧牲強一致性來獲得可用性，並允許資料在一段時間是不一致的。

2、引入Nacos作為註冊中心

啟動Nacos Server，我們發現服務列表裡空空如也，接下里我們會在專案裡整合Nacos Client，把我們前面開發的服務註冊到Nacos Server。

Nacos服務列表

2.1、引入Nacos Client

Nacos與SpringCloud\Dubbo生態都能很好的融合，我們基於spring-cloud-alibaba引入nacos基礎jar。

首先將父專案引入spring-cloud\spring-cloud-alibaba依賴，首先看一下官方的版本說明：版本說明

SpringCloud Alibaba版本說明

SpringBoot我們引入的是2.2.2.RELEASE版本，所以SpringCloud版本選擇Hoxton.RELEASE，SpringCloud Alibaba版本選擇2.2.0.RELEASE。

  • 父專案管理依賴版本

在父專案pom.xml中新增：

        <properties>
            <spring-cloud.version>Hoxton.RELEASE</spring-cloud.version>
            <spring-cloud-alibaba.version>2.2.0.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
        </properties>

        <dependencyManagement>
            <dependencies>
                <dependency>
                    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                    <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                    <version>${spring-cloud.version}</version>
                    <type>pom</type>
                    <scope>import</scope>
                </dependency>
                <dependency>
                    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                    <version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
                    <type>pom</type>
                    <scope>import</scope>
                </dependency>
            </dependencies>
        </dependencyManagement>
  • 子專案引入Nacos

還是以user子模組為例，在user子模組的pom.xml中新增：

            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
                <version>0.2.2.RELEASE</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
                <artifactId>nacos-client</artifactId>
            </dependency>

這裡存在一個問題，spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery需要指定版本，否則無法匯入，沒有查詢為什麼版本和SpringCloud Alibaba版本不一致。

2.2、服務註冊

  • 在模組啟動類中新增註解 @EnableDiscoveryClient開啟服務註冊發現功能
@SpringBootApplication
@MapperScan("cn.fighter3.mapper")
@EnableDiscoveryClient
public class EshopUserApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EshopUserApplication.class, args);
    }
}
  • 在配置檔案application.yml中新增服務名稱和Nacos Server地址
spring:
  application:
    name: user-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848

更多配置可以檢視：Nacos discovery

  • 啟動專案，通過Nacos控制檯檢視，發現使用者服務已經註冊到了Nacos Server。

使用者服務註冊

我們可以參考第五章，和上面的內容，完善其它幾個業務子模組，將其它幾個業務模組服務也註冊到Nacos註冊中心。這裡略去這一部分的內容，給大家看最後的效果：

所有子服務註冊完成

好了，服務註冊已經完成，在下一章我們會接著學習服務如何遠端呼叫，請持續關注……


"簡單的事情重複做，重複的事情認真做，認真的事情有創造性地做！"——

我是三分惡，可以叫我老三/三分/三哥/三子，一個能文能武的全棧開發，我們們下期見！


參考：

【1】：小專欄《SpringCloudAlibaba微服務實戰 》

【2】：Nacos Spring Cloud 快速開始

【3】：Spring Cloud 系列之 Alibaba Nacos 註冊中心（一）

【4】：Nacos discovery

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