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SpringCloud Alibaba实战(7:nacos注册中心管理微服务)

[db:作者]

1月 6, 2022

源码地址:https://gitee.com/fighter3/eshop-project.git

持续更新中……

在上一节我们已经完成了Nacos Server的本地部署,这一节我们学习如何将Nacos作为注册中心,管理微服务。

1、注册中心简介

1.1、什么是注册中心

在微服务的体系里,注册中心是最重要的组件之一,我们来简单了解一下什么是注册中心。

注册中心和DNS类似,大家想一想,我们平时访问百度,是访问 www.baidu.com ,还是直接访问ip地址呢?

注册中心就承担了这样一个“名单”的角色,它记录了服务和服务地址的映射关系。在分布式架构中,服务会注册到这里,当服务需要调用其它服务时,就到这里找到服务的地址,进行调用。

注册中心

注册中心的作用就是服务的注册服务的发现

1.2、常见的注册中心

  • Netflix Eureka
  • Alibaba Nacos
  • HashiCorp Consul
  • Apache ZooKeeper
  • CoreOS Etcd
  • CNCF CoreDNS
特性 Eureka Nacos Consul Zookeeper
CAP AP CP + AP CP CP
健康检查 Client Beat TCP/HTTP/MYSQL/Client Beat TCP/HTTP/gRPC/Cmd Keep Alive
雪崩保护
自动注销实例 支持 支持 不支持 支持
访问协议 HTTP HTTP/DNS HTTP/DNS TCP
监听支持 支持 支持 支持 支持
多数据中心 支持 支持 支持 不支持
跨注册中心同步 不支持 支持 支持 不支持
SpringCloud集成 支持 支持 支持 支持

1.3、CAP原则与BASE理论

1.3.1、CAP原则

CAP原则

CAP 原则又称 CAP 定理,指的是在一个分布式系统中, Consistency(一致性)、 Availability(可用性)、Partition tolerance(分区容错性),三者不可得兼。

CAP 由 Eric Brewer 在 2000 年 PODC 会议上提出。该猜想在提出两年后被证明成立,成为我们熟知的 CAP 定理。CAP 三者不可兼得。

特性 定理
Consistency 也叫做数据原子性,系统在执行某项操作后仍然处于一致的状态。在分布式系统中,更新操作执行成功后所有的用户都应该读到最新的值,这样的系统被认为是具有强一致性的。等同于所有节点访问同一份最新的数据副本。
Availability 每一个操作总是能够在一定的时间内返回结果,这里需要注意的是”一定时间内”和”返回结果”。一定时间内指的是,在可以容忍的范围内返回结果,结果可以是成功或者是失败。
Partition tolerance 在网络分区的情况下,被分隔的节点仍能正常对外提供服务(分布式集群,数据被分布存储在不同的服务器上,无论什么情况,服务器都能正常被访问)。

取舍原则

CAP 三个特性只能满足其中两个,那么取舍的策略就共有三种:

  • CA without P:如果不要求P(不允许分区),则C(强一致性)和A(可用性)是可以保证的。但放弃 P 的同时也就意味着放弃了系统的扩展性,也就是分布式节点受限,没办法部署子节点,这是违背分布式系统设计的初衷的。
  • CP without A:如果不要求A(可用),相当于每个请求都需要在服务器之间保持强一致,而P(分区)会导致同步时间无限延长(也就是等待数据同步完才能正常访问服务),一旦发生网络故障或者消息丢失等情况,就要牺牲用户的体验,等待所有数据全部一致了之后再让用户访问系统。设计成 CP 的系统其实不少,最典型的就是分布式数据库,如 Redis、HBase 等。对于这些分布式数据库来说,数据的一致性是最基本的要求,因为如果连这个标准都达不到,那么直接采用关系型数据库就好,没必要再浪费资源来部署分布式数据库。
  • AP without C:要高可用并允许分区,则需放弃一致性。一旦分区发生,节点之间可能会失去联系,为了高可用,每个节点只能用本地数据提供服务,而这样会导致全局数据的不一致性。典型的应用就如某米的抢购手机场景,可能前几秒你浏览商品的时候页面提示是有库存的,当你选择完商品准备下单的时候,系统提示你下单失败,商品已售完。这其实就是先在 A(可用性)方面保证系统可以正常的服务,然后在数据的一致性方面做了些牺牲,虽然多少会影响一些用户体验,但也不至于造成用户购物流程的严重阻塞。

总结

现如今,对于多数大型互联网应用的场景,主机众多、部署分散,而且现在的集群规模越来越大,节点只会越来越多,所以节点故障、网络故障是常态,因此分区容错性也就成为了一个分布式系统必然要面对的问题。那么就只能在 C 和 A 之间进行取舍。但对于传统的项目就可能有所不同,拿银行的转账系统来说,涉及到金钱的对于数据一致性不能做出一丝的让步,C 必须保证,出现网络故障的话,宁可停止服务,可以在 A 和 P 之间做取舍。

总而言之,没有最好的策略,好的系统应该是根据业务场景来进行架构设计的,只有适合的才是最好的。

1.3.2、BASE理论

CAP 理论已经提出好多年了,难道真的没有办法解决这个问题吗?也许可以做些改变。比如 C 不必使用那么强的一致性,可以先将数据存起来,稍后再更新,实现所谓的 “最终一致性”。

这个思路又是一个庞大的问题,同时也引出了第二个理论 BASE 理论。

BASE理论

BASE:全称 Basically Available(基本可用),Soft state(软状态),和 Eventually consistent(最终一致性)三个短语的缩写,来自 ebay 的架构师提出。

BASE 理论是对 CAP 中一致性和可用性权衡的结果,其来源于对大型互联网分布式实践的总结,是基于 CAP 定理逐步演化而来的。其核心思想是:

既然无法做到强一致性(Strong consistency),但每个应用都可以根据自身的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终一致性(Eventual consistency)。

Basically Available(基本可用)

基本可用是指分布式系统在出现故障的时候,允许损失部分可用性(例如响应时间、功能上的可用性)。需要注意的是,基本可用绝不等价于系统不可用。

  • 响应时间上的损失:正常情况下搜索引擎需要在 0.5 秒之内返回给用户相应的查询结果,但由于出现故障(比如系统部分机房发生断电或断网故障),查询结果的响应时间增加到了 1~2 秒。
  • 功能上的损失:购物网站在购物高峰(如双十一)时,为了保护系统的稳定性,部分消费者可能会被引导到一个降级页面。

Soft state(软状态)

什么是软状态呢?相对于原子性而言,要求多个节点的数据副本都是一致的,这是一种 “硬状态”。

软状态是指允许系统存在中间状态,而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据会有多个副本,允许不同副本数据同步的延时就是软状态的体现。

Eventually consistent(最终一致性)

系统不可能一直是软状态,必须有个时间期限。在期限过后,应当保证所有副本保持数据一致性。从而达到数据的最终一致性。这个时间期限取决于网络延时,系统负载,数据复制方案设计等等因素。

实际上,不只是分布式系统使用最终一致性,关系型数据库在某个功能上,也是使用最终一致性的,比如备份,数据库的复制都是需要时间的,这个复制过程中,业务读取到的值就是旧值。当然,最终还是达成了数据一致性。这也算是一个最终一致性的经典案例。

总结

总的来说,BASE 理论面向的是大型高可用可扩展的分布式系统,和传统事务的 ACID 是相反的,它完全不同于 ACID 的强一致性模型,而是通过牺牲强一致性来获得可用性,并允许数据在一段时间是不一致的。

2、引入Nacos作为注册中心

启动Nacos Server,我们发现服务列表里空空如也,接下里我们会在项目里集成Nacos Client,把我们前面开发的服务注册到Nacos Server。

Nacos服务列表

2.1、引入Nacos Client

Nacos与SpringCloud\Dubbo生态都能很好的融合,我们基于spring-cloud-alibaba引入nacos基础jar。

首先将父项目引入spring-cloud\spring-cloud-alibaba依赖,首先看一下官方的版本说明:版本说明

SpringCloud Alibaba版本说明

SpringBoot我们引入的是2.2.2.RELEASE版本,所以SpringCloud版本选择Hoxton.RELEASE,SpringCloud Alibaba版本选择2.2.0.RELEASE

  • 父项目管理依赖版本

在父项目pom.xml中添加:

 <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>
  • 子项目引入Nacos

还是以user子模块为例,在user子模块的pom.xml中添加:

 <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>

这里存在一个问题,spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery需要指定版本,否则无法导入,没有查找为什么版本和SpringCloud Alibaba版本不一致。

2.2、服务注册

  • 在模块启动类中添加注解 @EnableDiscoveryClient开启服务注册发现功能
@SpringBootApplication
@MapperScan("cn.fighter3.mapper")
@EnableDiscoveryClient
public class EshopUserApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(EshopUserApplication.class, args);
}
}
  • 在配置文件application.yml中添加服务名称和Nacos Server地址
spring:
application:
name: user-service
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848

更多配置可以查看:Nacos discovery

  • 启动项目,通过Nacos控制台查看,发现用户服务已经注册到了Nacos Server。

用户服务注册

我们可以参考第五章,和上面的内容,完善其它几个业务子模块,将其它几个业务模块服务也注册到Nacos注册中心。这里略去这一部分的内容,给大家看最后的效果:

所有子服务注册完成

好了,服务注册已经完成,在下一章我们会接着学习服务如何远程调用,请持续关注……

“简单的事情重复做,重复的事情认真做,认真的事情有创造性地做!”——

我是三分恶,可以叫我老三/三分/三哥/三子,一个能文能武的全栈开发,咱们下期见!


参考:

【1】:小专栏《SpringCloudAlibaba微服务实战 》

【2】:Nacos Spring Cloud 快速开始

【3】:Spring Cloud 系列之 Alibaba Nacos 注册中心(一)

【4】:Nacos discovery

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