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Spring Cloud Alibaba

ZJX2024年7月26日大约 23 分钟

简介

点击下载本节附带源码

Spring Cloud Alibaba 旨在为微服务开发提供一站式解决方案。

Nacos

Nacos是一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台，参考官网安装 Nacos。

注册中心

Nacos 整合 Spring Cloud 作为注册中心，在启动程序中加上@EnableDiscoveryClient 注解即可，主要配置如下：

服务提供者

新建一个名为cloud-alibaba-provider的 SpringCloud 项目。

启动类
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class NacosProviderDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosProviderDemoApplication.class, args);
    }
    @RestController
    public static class EchoController {
        @Value("${server.port}")
        private String port;
        @GetMapping(value = "/echo/pro/{name}")
        public String echo(@PathVariable("name") String name) {
            return "Hello Nacos Discovery " + name + ",port:" + port;
        }
    }
}

服务消费者

新建一个名为cloud-alibaba-consumer的 SpringCloud 项目。

在服务消费端，RestTemplate 配合 loadbalance 可以用最原始的一种方式实现负载均衡。启动多个生产者实例并修改其端口，验证负载均衡是否生效。

使用 RestTemplate 需要手动写 URL，非常不爽。当然，这里只做演示，推荐 整合 Openfeign ，只需要创建一个接口即可实现远程调用。

启动类
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class NacosConsumerDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosConsumerDemoApplication.class, args);
    }
    @Bean
    @LoadBalanced      //使用负载均衡
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
    @RestController
    public static class EchoController {
        @Autowired
        private RestTemplate restTemplate;
        @GetMapping(value = "/echo/con/{name}")
        public String echo(@PathVariable("name") String name) {
            return restTemplate.getForObject(
                    String.format("http://cloud-alibaba-provider/echo/pro/%s", name), String.class);
        }
    }
}

配置中心

配置中心能实现服务配置动态变更（在控制器加上 @RefreshScope，可动态读取配置）。

项目初始化时，配置文件 bootstrap 优先级高于 application，对于相同配置项，后加载的配置文件可以覆盖前加载的。

以下示例演示如何从 Nacos 中读取配置信息：

配置准备：在 Nacos 服务端中新建一个名（Data ID）为cloud-alibaba-config-client-dev.yaml的配置文件，约定配置文件命名规则为：应用名-环境.配置文件格式，下文示例项目中的环境为 dev，就能读取到这个配置。

配置中加入如下配置：

config:
  info: 恭喜你成功啦！!

新建一个 SpringCloud 项目：

启动类
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class CloudAlibabaConfigApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CloudAlibabaConfigApplication.class, args);
    }
    @RestController
    // 在控制器加上 @RefreshScope ，Nacos 服务器端更新可以立即读取
    @RefreshScope
    public static class TestController {
        @Value("${config.info}")  // 读取 Nacos 服务端配置
        private String info;
        @GetMapping(value = "/echo/config-info")
        public String echo() {
            return "Hello Nacos config info:" + info;
        }
    }
}

提示

可以通过 Nacos 服务端的 命名空间+组+配置文件 来细分配置，Namespace 的常用场景之一是不同环境的配置的区分隔离，例如开发测试环境和生产环境的资源（如配置、服务）隔离等。

配置中心优先级

// todo jar 运行时指定配置文件路径

持久化

使用 Nacos 作为配置中心，配置文件默认保存在内存中，重启服务配置就会丢失，官方推荐使用 MySQL 数据库作为数据持久方案，请先在数据库中运行初始化文件mysql-schema.sql。

在 nacos 配置文件中/conf/application.properties添加如下数据即可：

spring.sql.init.platform=mysql
db.num=1
db.url.0=jdbc:mysql://${mysql_host}:${mysql_port}/${nacos_database}?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true
db.user.0=${mysql_user}
db.password.0=${mysql_password}

提示

以上持久化方案只适合单机模式部署，推荐使用集群模式部署 Nacos。

Sentinal

Sentinel 是面向分布式、多语言异构化服务架构的流量治理组件，主要以流量为切入点，从流量路由、流量控制、流量整形、熔断降级、系统自适应过载保护、热点流量防护等多个维度来帮助开发者保障微服务的稳定性。

资源是 Sentinel 中的核心概念之一，Sentinel 将每一个需要流控的 URL 或者方法称为一个资源，并使用 URL 地址 或 方法签名表示资源名称。

使用 @SentinelResource 注解可自定义资源名称，并且可设置熔断、降级方法。

查看应用程序的流量控制信息，可以安装 Sentinal 控制台。在应用的配置文件中指定控制台地址即可，控制台支持实时监控和规则管理。

新建一个名为cloud-alibaba-sentinel的 SpringCloud 项目。：

启动类
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class CloudAlibabaSentinelApplication {
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CloudAlibabaSentinelApplication.class, args);
	}
	@RestController
    public static class TestController {
		@GetMapping(value = "/hello/{name}")
		@SentinelResource(value = "hello",blockHandler = "myHandler",fallback = "myFallback")
		public String hello(@PathVariable("name") String name) {
			if("zs".equals(name)) throw new RuntimeException("走开！");
			return "Hello Sentinel: " + name;
		}
		public String myHandler(String name, BlockException ex) {
			return "限流（服务熔断）提示：失败了！" + ex.getMessage() + "方法参数：" + name;
		}
		public String myFallback(String name, Throwable throwable) {
			return "异常（服务降级）提示：失败了！" + throwable.getMessage() + "方法参数：" + name;
		}
	}
}

运行项目，多次访问 http://localhost:9011/hello，打开 Sentinel 控制台地址，查看监控信息，可了解到 url 的访问情况。

流控规则

Sentinel 控制台流控规则面板：

流控规则面板
流控规则面板

  • 流控模式

    流控模式描述
    直接默认流控模式。指定的资源访问达到阈值，限制请求
    关联例如设置资源 A 关联 B， 当 B 达到阈值时，限制外部访问 A
    链路例如资源 A 、B 内部都调用资源 C ，为 C 设置链路流控规则且入口资源为 A，达到阈值只会限制 A，对 B 无影响

  • 流控效果

    流控效果描述
    快速失败达到阈值直接拒绝访问
    Warm Up预热（慢启动）模式，检测到请求量达到 1/3，在预热时长内逐渐放行直至阈值
    排队等待例如设置 QPS 为 1，排队等待超时时间为 10 秒；若有 100 个并发请求过来了，因为 QPS=1，则 10 秒内共处理 10 个请求，其他请求拒绝访问

熔断规则

Sentinel 控制台熔断规则面板：

熔断规则面板
熔断规则面板

  • 熔断策略

    熔断策略描述
    慢调用比例请求响应时间大于 RT（最大的响应时间）则统计为慢调用，单位统计时长内，请求数大于最小请求数且慢调用比例大于阈值，请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器进入半开状态，再逐渐恢复
    异常比例单位统计时长内请求数目大于最小请求数，且异常的比例大于阈值，请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器进入半开状态，再逐渐恢复
    异常数单位统计时长内请求数目大于最小请求数，且异常的数目大于阈值，请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器进入半开状态，再逐渐恢

热点规则

热点即经常访问的数据，可对某个访问频次最高的 Top K 数据访的问进行限制。

  • 例如有如下 Restful 下单接口

    @GetMapping(value = "/test/{productId}/{userId}")
@SentinelResource(value = "order")
public String order(@PathVariable("productId") String productId,
                    @PathVariable("userId") String userId) {
  return "Hello productId: " + productId + ", userId: " + userId;
}

    根据订单历史发现，id 为【遥遥领先】的商品卖的非常火爆，一秒钟卖 5000 个，导致系统处理不过来，系统急需对特定商品做限流处理。

  • 在 Sentinel 控制台热点规则面板输入如下内容：

    下图设置当购买普通商品时，QPS 限制为 1500，当购买 id 为【遥遥领先】的商品时，QPS 限制为 3000。

    热点规则面板
    热点规则面板

授权规则

通过控制访问来源限制资源是否通过。

  • 设置应用名

    @Component
public class MyRequestOriginParser implements RequestOriginParser {
    @Override
    public String parseOrigin(HttpServletRequest request) {
        return "app-shop";
    }
}

  • 设置授权规则

    设置只让应用名称为app-shop的应用访问指定资源（多个应用可以用英文逗号隔开）。

    授权规则面板
    授权规则面板

Sentinel 持久化

在前面几个小节中，通过使用 Sentinel 控制台创建规则，默认被保存在客户端内存中，一旦重启微服务，所有规则配置项都会丢失。

Sentinel 支持多种规则持久化方式（Nacos、ZK、Apollo、Redis 等），这里以 Nacos 为例：

pom.xml
<!-- 采用 Nacos 作为规则配置数据源 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>

流控规则持久化

打开 Nacos 控制台，新建一个 Data ID 为sentinel-flow、Group 为DEFAULT_GROUP、配置格式为JSON的配置文件，输入如下内容（注意去掉注释，属性列表可参考官网）：

[
  {
    "resource": "hello", // 资源名
    "limitApp": "default", // 针对来源，若为 default 则不区分调用来源
    "grade": 1, // 限流阈值类型(1:QPS;  0:并发线程数）
    "count": 3, // 单机阈值
    "clusterMode": false, // 是否是集群模式
    "strategy": 0, // 流控模式(0:直接； 1:关联; 2:链路)
    "controlBehavior": 0, // 流控效果 (0:快速失败，1:Warm Up(预热模式)，2:排队等待)
    "warmUpPeriodSec": 10, // 预热时间（秒，预热模式需要此参数）
    "maxQueueingTimeMs": 500, // 超时时间（排队等待模式需要此参数）
    "refResource": "rrr" // 关联资源、入口资源(关联、链路模式需要此参数)
  }
]

JSON 配置和 Sentinel Dashboard 是一一对应的：

流控规则面板
流控规则面板

提示

Sentinel Dashboard 主要读取配置和监控流量信息，无法通过它直接修改 Nacos 中的配置，对于应用程序而言，不使用 Sentinel Dashboard 也没有任何影响。

如果直接在 Sentinel Dashboard 中修改规则，只会存在于客户端内存中，在 Nacos 中修改配置才是正确的做法。

熔断规则持久化

和流控规则类似，只提供 JSON 配置供参考：

[
  {
    "resource": "hello", // 资源名
    "grade": 1, // 熔断策略 （0：慢调用比例/；1：异常比例；2：异常数）
    "count": 3, // 最大 RT （毫秒） 或 异常数
    "slowRatioThreshold": 0.3, // 比例阈值
    "timeWindow": 5, // 熔断时长，单位为 s
    "minRequestAmount": 10, // 最小请求数
    "statIntervalMs": 1000 // 统计时长（单位为 ms）
  }
]

热点规则持久化

[
  {
    "resource": "order", // 资源名
    "paramIdx": 0, // 参数索引
    "count": 1500, // 单机阈值
    "durationInSec": 1, // 统计窗口时长（单位秒）
    "clusterMode": false, // 是否是集群模式
    "paramFlowItemList": [
      { "object": "遥遥领先", "classType": "java.lang.String", "count": 3000 }
    ] // 参数例外项
  }
]

提示

其他持久化规则自行参考官网，太无聊懒得写了

Sentinel 整合 Openfeign

注意

由于 Openfeign 是第三方组件，SpringCloud 官方在 2022 年宣布只会改改它的小问题，不会有重大更新。SpringCloud 官方建议使用自产的 Spring Interface Clients 来替代它，它使用 Webclient，支持反应式 Api，和 Openfeign 类似也能像调用本地方法一样远程调用其他服务。

使用@SentinelResource注解就能轻松的实现 Sentinel 附带的强大功能，在微服务系统中，使用 Openfeign 远程调用的过程中，如何利用 Sentinel 来实现熔断和降级呢？

Sentinel 与 OpenFeign 组件兼容，整合 Openfeign 如下：

  • 服务提供者

    对于服务提供者cloud-alibaba-provider来说，仅需在 Controller 中添加@SentinelResource注解，指定资源名称为test01，在 Sentinel 控制台中为这个资源设置访问规则，测试服务熔断是否可用。

    Openfeign 对服务提供者是没有任何代码侵入的，在消费者端它只会通过注册中心找到对应的服务。

    启动类
    @SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class NacosProviderDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosProviderDemoApplication.class, args);
    }
    @RestController
    public static class EchoController {
        @Value("${server.port}")
        private String port;
        @GetMapping(value = "/echo/pro/{name}")
        @SentinelResource(value = "test01",
                blockHandler = "myHandler")
        public String echo(@PathVariable("name") String name) {
            return "Hello Nacos provider " + name + ",port:" + port;
        }
        public String myHandler(String name, BlockException ex) {
            return "限流（服务熔断）提示：失败了！" + ex.getMessage() + "方法参数：" + name;
        }
    }
}

  • 统一暴露接口

    新建cloud-alibaba-provider-interface项目，创建一个接口，接口中的方法名、方法参数、访问 url 需要和服务提供方 Controller 一致，且实现了接口的方法可用于服务降级。

    接口
    @FeignClient(value = "cloud-alibaba-provider",fallback = MyFallback.class)
public interface MyOpenfeignClientApi {
    @GetMapping(value = "/echo/pro/{name}")
    String echo(@PathVariable("name") String name);
}

  • 服务消费者

    对于消费者而言，只需在启动类中加入@EnableFeignClients注解，引入暴露接口，即可实现对提供者的调用。

    新建cloud-alibaba-consumer-openfeign项目。

    启动类
    @EnableFeignClients
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class NacosConsumerOpenFeignDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosConsumerOpenFeignDemoApplication.class, args);
    }
    @RestController
    public class EchoController {
        @Autowired
        private MyOpenfeignClientApi clientApi;  // 注入暴露接口
        @GetMapping(value = "/echo/con/{name}")
        public String echo(@PathVariable("name") String name) {
            return clientApi.echo("通过Feign调用服务提供者成功！name: " + name);
        }
    }
}

整合 GateWay

使用Spring Cloud Gateway非常简单，可参考之前笔记。 Sentinel 整合 Gateway 能实现网关流控功能。网关层无业务代码，通常将它作为一个单独的微服务，只负责路由转发和接口鉴权等操作。

网关流控中，主要配置一下网关规则GatewayFlowRule即可，它可以根据路由 Id 统一限流，也支持自定义为某些 API 分组限流，以下是配置类代码（只抽取部分，

）：

新建cloud-alibaba-consumer-gateway项目。

配置类
// 自定义API分组
private void initCustomizedApis() {
    Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();
    ApiDefinition api01 = new ApiDefinition("my-group-01")
            .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
                // url前缀匹配
                add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/my-app-2/test/echo2/**")
                        // 匹配策略【前缀、正则、精确（默认）】
                        .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
                // 精确指定url
                add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/my-app-2/test/echo3/hi"));
            }});
    definitions.add(api01);
    GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
}
private void initGatewayRules() {
    Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();
    // 限制每秒1次请求 -- 根据 Gateway 配置文件的 route id
    rules.add(new GatewayFlowRule("cloud-alibaba-provider")
            .setCount(1)
            .setIntervalSec(1)
    );
    // 限制每秒3次请求 -- 根据自定义API分组
    rules.add(new GatewayFlowRule("my-group-01")
            // 自定义，需要指定模式
            .setResourceMode(SentinelGatewayConstants.RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME)
            .setCount(3)
            .setIntervalSec(1)
    );
    GatewayRuleManager.loadRules(rules);

    // 触发限流，设置处理器处理
    GatewayCallbackManager.setBlockHandler((exchange, throwable) -> {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("errCode", throwable.getMessage());
        map.put("errMsg", "请求太过频繁！");
        map.put("请求地址",exchange.getRequest().getURI());
        return ServerResponse.status(HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS)
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
                .bodyValue(map);
    });
}

在cloud-alibaba-provider服务中新建几个简单的测试方法如下：

@RestController
public class TestController {
    @Value("${server.port}")
    private String port;
    @GetMapping(value = "/my-app-1/test/echo1/hi")
    public String echoTest01() {
        return "测试sentinel网关流控，根据【路由id】限流！qps=1 ,port:" + port ;
    }
    @GetMapping(value = "/my-app-2/test/echo2/hi")
    public String echoTest02() {
        return "测试sentinel网关流控，根据【url前缀】限流！qps=3 ,port:" + port ;
    }
    @GetMapping(value = "/my-app-2/test/echo3/hi")
    public String echoTest03() {
        return "测试sentinel网关流控，【精确url】限流！ qps=3 ,port:" + port ;
    }
}

提示

注意，根据路由 Id 统一限流的地址中，若包含自定义 API 分组中的 URL，则后者会被覆盖！

分布式事务之 Seata

注意

对于 MySQL 而言目前不支持分布式事务，但由于数据库的飞速发展，某些数据库如 TiDB 等自带分布式事务能力，Seata 的作用在将来可能不再那么重要。但目前，Seata 还是有必要了解的！

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

Seata 中主要有三个核心概念：

  • TC（Transaction Coordinator），事务协调者，可理解为 Seata 本身
  • TM（Transaction Manager），事务管理器，标注了@GlobalTransactional 注解的方法，方法中涉及多个数据库的调用。
  • RM（Resource Manager），资源管理器，可理解为多个 MySQL 分支，与 TC 交谈并汇报事务状态。

Seata 中处理分布式事务的流程：

各事务模式

AT 模式是较主流的模式，其他模式可根据具体业务需求选择。

  • Seata AT 模式

    Seata 独有的一种事务模式，要求在每个数据库中额外新增一张 undo_log 表，记录增删改操作前、后的镜像数据，如下：

    # 业务SQL
update user set phone = '110' where phone = '888';
# Seata 中会自动解析这条SQL，并将前后镜像数据插入undo_log 表，大致如下：
select * from user where phone = '888';  # 执行业务SQL前，保存镜像，得到id定位
select * from user where id = 1;         # 执行业务SQL后，保存镜像

    由于每个数据库在自己的事务中，都保留了事务执行前后的数据，若某个事务执行失败，TC 会通知其他参与者全部回滚。无需担心 undo_log 表的数据量过大问题，因为每完成一个事务，相关数据会被删除。

    AT 模式性能较高，无代码侵入。它存在数据短时不一致问题，如订单库事务提交，库存库事务还未及时处理。

  • TCC 模式

    有人称之为反人类模式， 是一种侵入式的分布式事务解决方案，需要自行实现 Try，Confirm，Cancel 三个操作，对业务系统有着非常大的入侵性，但是它性能很高。

    适用场景：对性能有很高要求的系统。

  • Saga 模式

    对于接入第三方系统而言，无权修改数据库结构，AT 模式不再适用，需要手动编辑回滚逻辑。

    例如：调用支付宝支付 -> 出库失败 -> 调用支付宝退款接口

    适用场景：有第三方系统参与分布式事务，业务流程长、业务流程多。

  • XA 模式

    一种最简单除暴的模式，每个事务参与者开启事务，并执行业务 SQL，但是都不提交事务，最终由 TC 来完成事务统一提交或回滚操作，在事务未提交之前每个参与者都是阻塞状态，性能较差。

    适用场景：要求数据的强一致性的系统或一些基于 XA 协议的老应用。

准备

下载 Seata，因为 AT 模式适合大部分应用，之后的内容都会围绕它展开。

  • 启动 Seata 服务端

    解压下载的 Seata，新建一个seata_test数据库，运行解压目录/script/server/db中的 sql 文件，创建 4 张表。然后打开conf目录，参考其中的application.example.yml，修改application.yml文件，application.yml 部分内容如下：

    server:
  port: 7091
spring:
application:
  name: seata-server
seata:
  config:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      group: SEATA_GROUP
  # 服务注册地址
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      application: seata-server
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      group: SEATA_GROUP
      cluster: my-test-cluster # tc集群名称,和客户端程序中的配置对应
  # seata 数据保存方式
  store:
    mode: db
    db:
      datasource: druid
      db-type: mysql
      driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
      url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata_test?rewriteBatchedStatements=true
      user: root
      password: root
      # 下面的 4张数据库表
      global-table: global_table # 全局事务表名
      branch-table: branch_table # 分支事务表名
      lock-table: lock_table # 全局锁表名
      distributed-lock-table: distributed_lock # 多 Sever下用到的锁，保证只有一个处理

    运行bin目录中的 seata-setup 脚本，成功访问 http://localhost:7091 即可。

  • 准备客户端

    新建两个业务库(storage、order)，在每个数据库中新建 undo_log 表和自己的业务表。

    undo_log 表
    CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
    `context`       VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'undo_log context,such as serialization',
    `rollback_info` LONGBLOB     NOT NULL COMMENT 'rollback info',
    `log_status`    INT(11)      NOT NULL COMMENT '0:normal status,1:defense status',
    `log_created`   DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'create datetime',
    `log_modified`  DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'modify datetime',
    UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';
ALTER TABLE `undo_log` ADD INDEX `ix_log_created` (`log_created`);

在项目中测试分布式事务

注意

示例项目中使用多数据源来模拟分布式场景，并使 setae 实现分布式事务（单纯为了方便，新建几个服务并通过 feign 调用写着太无聊了）。

实际架构选型中，不推荐在项目中使用 【多数据源+分布式事务】，最好拆分为微服务架构。

  • 新建一个名为cloud-alibaba-seata的微服务。

    启动类
    @SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@MapperScan("com.zjx.cloud.alibaba.mapper")
public class NacosSeataDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosSeataDemoApplication.class, args);
    }
}

  • 业务代码

    订单和库存使用不同的数据库，业务事务要么同时成功，要么同时失败。

    控制器
    @RestController
public class TestSeataController {
    IOrderService orderService;
    @Autowired
    public TestSeataController(IOrderService orderService) {
        this.orderService = orderService;
    }

    @GetMapping("/test/add/{tag}")
    public void testSeata(@PathVariable("tag") String tag) {
        orderService.addOrder(tag);
    }
}

    访问 http://localhost:9013/test/add/00测试分布式事务是否生效。

最近更新：