第 7 天 SpringBoot 和 SpringCloud 微服务项目交付

Spring Cloud微服务项目交付

微服务扫盲篇

微服务并没有一个官方的定义，想要直接描述微服务比较困难，我们可以通过对比传统WEB应用，来理解什么是微服务。

单体应用架构

如下是传统打车软件架构图：

这种单体应用比较适合于小项目，优点是：

• 开发简单直接，集中式管理
• 基本不会重复开发
• 功能都在本地，没有分布式的管理开销和调用开销

当然它的缺点也十分明显，特别对于互联网公司来说：

• 开发效率低：所有的开发在一个项目改代码，递交代码相互等待，代码冲突不断
• 代码维护难：代码功能耦合在一起，新人不知道何从下手
• 部署不灵活：构建时间长，任何小修改必须重新构建整个项目，这个过程往往很长
• 稳定性不高：一个微不足道的小问题，可以导致整个应用挂掉
• 扩展性不够：无法满足高并发情况下的业务需求

微服务应用架构

微服务架构的设计思路不是开发一个巨大的单体式应用，而是将应用分解为小的、互相连接的微服务。一个微服务完成某个特定功能，比如乘客管理和下单管理等。每个微服务都有自己的业务逻辑和适配器。一些微服务还会提供API接口给其他微服务和应用客户端使用。

比如，前面描述的系统可被分解为：

每个业务逻辑都被分解为一个微服务，微服务之间通过REST API通信。一些微服务也会向终端用户或客户端开发API接口。但通常情况下，这些客户端并不能直接访问后台微服务，而是通过API Gateway来传递请求。API Gateway一般负责服务路由、负载均衡、缓存、访问控制和鉴权等任务。

微服务架构优点：

• 解决了复杂性问题。它将单体应用分解为一组服务。虽然功能总量不变，但应用程序已被分解为可管理的模块或服务
• 体系结构使得每个服务都可以由专注于此服务的团队独立开发。只要符合服务API契约，开发人员可以*选择开发技术。这就意味着开发人员可以采用新技术编写或重构服务，由于服务相对较小，所以这并不会对整体应用造成太大影响
• 微服务架构可以使每个微服务独立部署。这些更改可以在测试通过后立即部署。所以微服务架构也使得CI／CD成为可能

微服务架构问题及挑战

微服务的一个主要缺点是微服务的分布式特点带来的复杂性。开发人员需要基于RPC或者消息实现微服务之间的调用和通信，而这就使得服务之间的发现、服务调用链的跟踪和质量问题变得的相当棘手。

1. 微服务的一大挑战是跨多个服务的更改

   • 比如在传统单体应用中，若有A、B、C三个服务需要更改，A依赖B，B依赖C。我们只需更改相应的模块，然后一次性部署即可。

   • 在微服务架构中，我们需要仔细规划和协调每个服务的变更部署。我们需要先更新C，然后更新B，最后更新A。

2. 部署基于微服务的应用也要复杂得多

   • 单体应用可以简单的部署在一组相同的服务器上，然后前端使用负载均衡即可。
   • 微服务由不同的大量服务构成。每种服务可能拥有自己的配置、应用实例数量以及基础服务地址。这里就需要不同的配置、部署、扩展和监控组件。此外，我们还需要服务发现机制，以便服务可以发现与其通信的其他服务的地址

以上问题和挑战可大体概括为：

• API Gateway
• 服务间调用
• 服务发现
• 服务容错
• 服务部署
• 数据调用

https://www.kancloud.cn/owenwangwen/open-capacity-platform/1480155，自助餐吃吃喝喝，竟然秒懂微服务

微服务框架

如何应对上述挑战，出现了如下微服务领域的框架：

• Spring Cloud（各个微服务基于Spring Boot实现）
• Dubbo
• Service Mesh
  • Linkerd
  • Envoy
  • Conduit
  • Istio

了解Spring Cloud

https://spring.io

核心项目及组件

https://spring.io/projects

与Dubbo对比

做一个简单的功能对比：

核心要素	Dubbo	Spring Cloud
服务注册中心	Zookeeper	Spring Cloud Netflix Eureka
服务调用方式	RPC	REST API
服务监控	Dubbo-monitor	Spring Boot Admin
断路器	不完善	Spring Cloud Netflix Hystrix
服务网关	无	Spring Cloud Netflix Zuul
分布式配置	无	Spring Cloud Config
服务跟踪	无	Spring Cloud Sleuth
消息总线	无	Spring Cloud Bus
数据流	无	Spring Cloud Stream
批量任务	无	Spring Cloud Task
……	……	……

从上图可以看出其实Dubbo的功能只是Spring Cloud体系的一部分。

这样对比是不够公平的，首先Dubbo是SOA时代的产物，它的关注点主要在于服务的调用，流量分发、流量监控和熔断。而Spring Cloud诞生于微服务架构时代，考虑的是微服务治理的方方面面，另外由于依托了Spirng、Spirng Boot的优势之上，两个框架在开始目标就不一致，Dubbo定位服务治理、Spirng Cloud是一个生态。

Spring Boot交付实践

从零开始创建Spring Boot项目

通过File > New > Project，新建工程，选择Spring Initializr

配置Project Metadata：

配置Dependencies依赖包：

选择：Web分类中的Spring web和Template Engines中的Thymeleaf

配置maven settings.xml：

默认使用IDE自带的maven，换成自己下载的，下载地址：

链接: https://pan.baidu.com/s/1z9dRGv_4bS1uxBtk5jsZ2Q 提取码: 3gva

解压后放到D:\software\apache-maven-3.6.3,修改D:\software\apache-maven-3.6.3\conf\settings.xml 文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<settings xmlns="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0"
          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0 http://maven.apache.org/xsd/settings-1.0.0.xsd">
  <localRepository>D:\opt\maven-repo</localRepository>
  
  <pluginGroups>
  </pluginGroups>

  <proxies>
  </proxies>

  <servers>
  </servers>

  <mirrors>
	    <mirror>
            <id>alimaven</id>
            <mirrorOf>central</mirrorOf>
            <name>aliyun maven</name>
            <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/central/</url>
        </mirror>
        <mirror>
            <id>nexus-aliyun</id>
            <mirrorOf>*</mirrorOf>
            <name>Nexus aliyun</name>
            <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public</url>
        </mirror>
  </mirrors>

</settings>

替换springboot版本为2.3.5.RELEASE

直接启动项目并访问本地服务：localhost:8080

编写功能代码

创建controller包及HelloController.java文件

package com.luffy.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {

    @RequestMapping(value = "/hello", method = RequestMethod.GET)
    public String hello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }

保存并在浏览器中访问localhost:8080/hello?name=luffy

如果页面复杂，如何实现？

在resources/templates/目录下新建index.html

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Devops</title>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
</head>
<body>
<div class="container">
    <h3 th:text="${requestname}"></h3>
    <a id="rightaway" href="#" th:href="@{/rightaway}" >立即返回</a>
    <a id="sleep" href="#" th:href="@{/sleep}">延时返回</a>
</div>
</body>
</html>

完善HelloController.java的内容：

package com.luffy.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

@RestController
public class HelloController {

    @RequestMapping(value = "/hello", method = RequestMethod.GET)
    public String hello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }

    @RequestMapping("/")
    public ModelAndView index(ModelAndView mv) {
        mv.setViewName("index");
        mv.addObject("requestname", "This is index");
        return mv;
    }

    @RequestMapping("/rightaway")
    public ModelAndView returnRightAway(ModelAndView mv) {
        mv.setViewName("index");
        mv.addObject("requestname","This request is RightawayApi");
        return mv;
    }

    @RequestMapping("/sleep")
    public ModelAndView returnSleep(ModelAndView mv) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(2*1000);
        mv.setViewName("index");
        mv.addObject("requestname","This request is SleepApi"+",it will sleep 2s !");
        return mv;
    }
}

如何在java项目中使用maven

为什么需要maven

考虑一个常见的场景：以项目A为例，开发过程中，需要依赖B-2.0.jar的包，如果没有maven，那么正常做法是把B-2.0.jar拷贝到项目A中，但是如果B-2.0.jar还依赖C.jar，我们还需要去找到C.jar的包，因此，在开发阶段需要花费在项目依赖方面的精力会很大。

因此，开发人员需要找到一种方式，可以管理java包的依赖关系，并可以方便的引入到项目中。

maven如何工作

查看pom.xml

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

可以直接在项目中添加上dependency ，这样来指定项目的依赖包。

思考：如果spring-boot-starter-thymeleaf包依赖别的包，怎么办？

spring-boot-starter-thymeleaf同时也是一个maven项目，也有自己的pom.xml

查看一下：

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
      <version>2.3.3.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.thymeleaf</groupId>
      <artifactId>thymeleaf-spring5</artifactId>
      <version>3.0.11.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
      <artifactId>thymeleaf-extras-java8time</artifactId>
      <version>3.0.4.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
  </dependencies>

这样的话，使用maven的项目，只需要在自己的pom.xml中把所需的最直接的依赖包定义上，而不用关心这些被依赖的jar包自身是否还有别的依赖。剩下的都交给maven去搞定。

如何搞定？maven可以根据pom.xml中定义的依赖实现包的查找

去哪查找？maven仓库，存储jar包的地方。

当我们执行 Maven 构建命令时，Maven 开始按照以下顺序查找依赖的库：

本地仓库：

• Maven 的本地仓库，在安装 Maven 后并不会创建，它是在第一次执行 maven 命令的时候才被创建。

• 运行 Maven 的时候，Maven 所需要的任何包都是直接从本地仓库获取的。如果本地仓库没有，它会首先尝试从远程仓库下载构件至本地仓库，然后再使用本地仓库的包。

• 默认情况下，不管Linux还是 Windows，每个用户在自己的用户目录下都有一个路径名为 .m2/respository/ 的仓库目录。

• Maven 本地仓库默认被创建在 %USER_HOME% 目录下。要修改默认位置，在 %M2_HOME%\conf 目录中的 Maven 的 settings.xml 文件中定义另一个路径。

  <settings xmlns="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0"
            xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
            xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0 http://maven.apache.org/xsd/settings-1.0.0.xsd">
    <localRepository>D:\opt\maven-repo</localRepository>
  </settings>
  

*仓库：

Maven *仓库是由 Maven 社区提供的仓库，*仓库包含了绝大多数流行的开源Java构件，以及源码、作者信息、SCM、信息、许可证信息等。一般来说，简单的Java项目依赖的构件都可以在这里下载到。

*仓库的关键概念：

• 这个仓库由 Maven 社区管理。
• 不需要配置，maven中集成了地址 http://repo1.maven.org/maven2
• 需要通过网络才能访问。

私服仓库：

通常使用 sonatype Nexus来搭建私服仓库。搭建完成后，需要在 setting.xml中进行配置，比如：

<profile>
    <id>localRepository</id>
    <repositories>
        <repository>
            <id>myRepository</id>
            <name>myRepository</name>
            <url>http://127.0.0.1:8081/nexus/content/repositories/myRepository/</url>
            <releases>
                <enabled>true</enabled>
            </releases>
            <snapshots>
                <enabled>true</enabled>
            </snapshots>
        </repository>
    </repositories>
</profile>

方便起见，我们直接使用国内ali提供的仓库，修改 maven 根目录下的 conf 文件夹中的 setting.xml 文件，在 mirrors 节点上，添加内容如下：

<mirrors>
    <mirror>
      <id>alimaven</id>
      <name>aliyun maven</name>
      <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/</url>
      <mirrorOf>central</mirrorOf>        
    </mirror>
</mirrors>

在执行构建的时候，maven会自动将所需的包下载到本地仓库中，所以第一次构建速度通常会慢一些，后面速度则很快。

那么maven是如何找到对应的jar包的？

我们可以访问 https://mvnrepository.com/ 查看在仓库中的jar包的样子。

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/commons-collections/commons-collections -->
<dependency>
    <groupId>commons-collections</groupId>
    <artifactId>commons-collections</artifactId>
    <version>3.2.2</version>
</dependency>

刚才看到spring-boot-starter-thymeleaf的依赖同样有上述属性，因此maven就可以根据这三项属性，到对应的仓库中去查找到所需要的依赖包，并下载到本地。

其中groupId、artifactId、version共同保证了包在仓库中的唯一性，这也就是为什么maven项目的pom.xml中都先配置这几项的原因，因为项目最终发布到远程仓库中，供别人调用。

思考：我们项目的dependency中为什么没有写version ?

是因为sprintboot项目的上面有人，来看一下项目parent的写法：

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.3.3.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>

parent模块中定义过的dependencies，在子项目中引用的话，不需要指定版本，这样可以保证所有的子项目都使用相同版本的依赖包。

生命周期及mvn命令实践

Maven有三套相互独立的生命周期，分别是clean、default和site。每个生命周期包含一些阶段（phase），阶段是有顺序的，后面的阶段依赖于前面的阶段。

• clean生命周期，清理项目
  • 清理：mvn clean　 --删除target目录，也就是将class文件等删除
• default生命周期，项目的构建等核心阶段
  • 编译：mvn compile--src/main/java目录java源码编译生成class （target目录下）
  • 测试：mvn test--src/test/java 执行目录下的测试用例
  • 打包：mvn package--生成压缩文件：java项目#jar包；web项目#war包，也是放在target目录下
  • 安装：mvn install　--将压缩文件(jar或者war)上传到本地仓库
  • 部署|发布：mvn deploy--将压缩文件上传私服
• site生命周期，建立和发布项目站点
  • 站点 : mvn site --生成项目站点文档

各个生命周期相互独立，一个生命周期的阶段前后依赖。 生命周期阶段需要绑定到某个插件的目标才能完成真正的工作，比如test阶段正是与maven-surefire-plugin的test目标相绑定了 。

举例如下：

• mvn clean

  调用clean生命周期的clean阶段

• mvn test

  调用default生命周期的test阶段，实际执行test以及之前所有阶段

• mvn clean install

  调用clean生命周期的clean阶段和default的install阶段，实际执行clean，install以及之前所有阶段

在linux环境中演示：

创建gitlab组，luffy-spring-cloud,在该组下创建项目springboot-demo

• 提交代码到git仓库

  $ git init
  $ git remote add origin http://gitlab.luffy.com/luffy-spring-cloud/springboot-demo.git
  $ git add .
  $ git commit -m "Initial commit"
  $ git push -u origin master
  

• 使用tools容器来运行

  $ docker run --rm -ti 172.21.51.67:5000/devops/tools:v3 bash
  bash-5.0# mvn -v
  bash: mvn: command not found
  # 由于idea工具自带了maven，所以可以直接在ide中执行mvn命令。在tools容器中，需要安装mvn命令
  

  为tools镜像集成mvn：

  将本地的apache-maven-3.6.3放到tools项目中，修改settings.xml配置

  ...
  <localRepository>/opt/maven-repo</localRepository>
  ...
  

  然后修改Dockerfile，添加如下部分:

  #-----------------安装 maven--------------------#
  COPY apache-maven-3.6.3 /usr/lib/apache-maven-3.6.3
  RUN ln -s /usr/lib/apache-maven-3.6.3/bin/mvn /usr/local/bin/mvn && chmod +x /usr/local/bin/mvn
  ENV MAVEN_HOME=/usr/lib/apache-maven-3.6.3
  #------------------------------------------------#
  

去master节点拉取最新代码，构建最新的tools镜像：

  # k8s-master节点
  $ git pull
  $ docker build . -t 172.21.51.67:5000/devops/tools:v4 -f Dockerfile
  $ docker push 172.21.51.67:5000/devops/tools:v4

再次尝试mvn命令：

$ docker run --rm -ti 172.21.51.67:5000/devops/tools:v4 bash
bash-5.0# mvn -v
bash-5.0# git clone http://gitlab.luffy.com/luffy-spring-cloud/springboot-demo.git
bash-5.0# cd springboot-demo
bash-5.0# mvn clean
# 观察/opt/maven目录
bash-5.0# mvn package
# 多阶段组合
bash-5.0# mvn clean package

想系统学习maven，可以参考： https://www.runoob.com/maven/maven-pom.html

Springboot服务镜像制作

通过mvn package命令拿到服务的jar包后，我们可以使用如下命令启动服务：

$ java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

因此，需要准备Dockerfile来构建镜像：

FROM openjdk:8-jdk-alpine
COPY target/springboot-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar
CMD [ "sh", "-c", "java -jar /app.jar" ]

我们可以为构建出的镜像指定名称：

    <build>
        <finalName>${project.artifactId}</finalName><!--打jar包去掉版本号-->
    ...

Dockerfile对应修改：

FROM openjdk:8-jdk-alpine
COPY target/springboot-demo.jar app.jar
CMD [ "sh", "-c", "java -jar /app.jar" ]

执行镜像构建，验证服务启动是否正常：

$ docker build . -t springboot-demo:v1 -f Dockerfile

$ docker run -d --name springboot-demo -p 8080:8080 springboot-demo:v1

$ curl localhost:8080

接入CICD流程

之前已经实现了shared-library，并且把python项目接入到了CICD 流程中。因此，可以直接使用已有的流程，把spring boot项目接入进去。

• Jenkinsfile
• sonar-project.properties
• deploy/deployment.yaml
• deploy/service.yaml
• deploy/ingress.yaml
• configmap/devops-config

Jenkinsfile

@Library('luffy-devops') _

pipeline {
    agent { label 'jnlp-slave'}
    options {
		timeout(time: 20, unit: 'MINUTES')
		gitLabConnection('gitlab')
	}
    environment {
        IMAGE_REPO = "172.21.51.67:5000/demo/springboot-demo"
        IMAGE_CREDENTIAL = "credential-registry"
        DINGTALK_CREDS = credentials('dingTalk')
        PROJECT = "springboot-demo"
    }
    stages {
        stage('checkout') {
            steps {
                container('tools') {
                    checkout scm
                }
            }
        }
        stage('mvn-package') {
            steps {
                container('tools') {
                    script{
                        sh 'mvn clean package'
                    }
                }
            }
        }
        stage('CI'){
            failFast true
            parallel {
                stage('Unit Test') {
                    steps {
                        echo "Unit Test Stage Skip..."
                    }
                }
                stage('Code Scan') {
                    steps {
                        container('tools') {
                            script {
                               devops.scan().start()
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        stage('docker-image') {
            steps {
                container('tools') {
                    script{
                        devops.docker(
                            "${IMAGE_REPO}",
                            "${GIT_COMMIT}",
                            IMAGE_CREDENTIAL
                        ).build().push()
                    }
                }
            }
        
						

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