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全文概览

本文由以下段落组成：

  1. 环境信息
  2. 常见的SpringCloud注册发现服务一览
  3. 分析kubernetes上如何实现服务注册发现
  4. 本章实战源码下载链接
  5. 实战开发Account-Service服务(服务提供方)
  6. 实战开发Web-Service服务(服务消费方)
  7. 扩容验证ribbon轮询能力
  8. 验证熔断能力

环境信息

本次实战的环境和版本信息如下：

  1. 操作系统：CentOS Linux release 7.6.1810
  2. minikube：1.1.1
  3. Java：1.8.0_191
  4. Maven：3.6.0
  5. fabric8-maven-plugin插件：3.5.37
  6. spring-cloud-kubernetes：1.0.1.RELEASE

上面的linux、minikube、java、maven，请确保已准备好，linux环境下minikube的安装和启动请参考《Linux安装minikube指南 》。

常见的SpringCloud注册发现服务一览

SpringCloud环境最重要的功能是注册发现服务，因此将SpringCloud应用迁移到kubernetes环境时，开发者最关心的问题是在kubernetes上如何将自身服务暴露出去，以及如何调用其他微服务。

先看看普通SpringCloud环境下的注册发现，下图来自spring官方博客，地址是：https://spring.io/blog/2015/07/14/microservices-with-spring，

由上图可见，应用Account-Service将自己注册到Eureka，这样Web-Service用&＃8221;account-service&＃8221;就能在Eureka找到Account-Service服务的地址，然后顺利发送RestFul请求到Account-Service，用上其提供的服务。

分析kubernetes上如何实现服务注册发现

如果将上面的Web-Service和Account-Service两个应用迁移到kubernetes上之后，注册发现机制变成了啥样呢？

第一种：沿用上图的方式，将Eureka也部署在kubernetes上，这样的架构和不用kubernetes时没有啥区别；

第二种，就是今天要实战的内容，使用spring-cloud-kubernetes框架，该框架可以调用kubernetes的原生能力来为现有SpringCloud应用提供服务，架构如下图所示：

上图表明，Web-Service应用在调用Account-Service应用的服务时，会用okhttp向API Server请求服务列表，API Server收到请求后会去etcd取数据返回给Web-Service应用，这样Web-Service就有了Account-Service的信息，可以向Account-Service的多个Pod轮询发起请求；

上图有个细节请注意：WebService应用并不是直接将请求发送给Account-Service在kubernetes创建的service，而是直接发送到具体的Pod上了，之所以具有这个能力，是因为spring-cloud-kubernetes框架通过service拿到了Account-Service对应的所有Pod信息（endpoint），此逻辑可以参考源码KubernetesServerList.java，如下所示：

public List getUpdatedListOfServers() { //用namespace和serviceId做条件，得到该服务对应的所有节点(endpoints)信息 Endpoints endpoints = this.namespace != null ? this.client.endpoints().inNamespace(this.namespace) .withName(this.serviceId).get() : this.client.endpoints().withName(this.serviceId).get(); List result = new ArrayList(); if (endpoints != null) { if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug("Found [" + endpoints.getSubsets().size() + "] endpoints in namespace [" + this.namespace + "] for name [" + this.serviceId + "] and portName [" + this.portName + "]"); } //遍历所有的endpoint，取出IP地址和端口，构建成Server实例，放入result集合中 for (EndpointSubset subset : endpoints.getSubsets()) { if (subset.getPorts().size() == 1) { EndpointPort port = subset.getPorts().get(FIRST); for (EndpointAddress address : subset.getAddresses()) { result.add(new Server(address.getIp(), port.getPort())); } } else { for (EndpointPort port : subset.getPorts()) { if (Utils.isNullOrEmpty(this.portName) || this.portName.endsWith(port.getName())) { for (EndpointAddress address : subset.getAddresses()) { result.add(new Server(address.getIp(), port.getPort())); } } } } } } else { LOG.warn("Did not find any endpoints in ribbon in namespace [" + this.namespace + "] for name [" + this.serviceId + "] and portName [" + this.portName + "]"); } return result; }

理论分析已经完成，接下来就开始实战吧

源码下载

如果您不打算写代码，也可以从GitHub上下载本次实战的源码，地址和链接信息如下表所示：

名称链接备注项目主页https://github.com/zq2599/blog_demos该项目在GitHub上的主页git仓库地址(https)https://github.com/zq2599/blog_demos.git该项目源码的仓库地址，https协议git仓库地址(ssh)git@github.com:zq2599/blog_demos.git该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个文件夹，本章的Account-Service源码在spring-cloud-k8s-account-service文件夹下，Web-Service源码在spring-cloud-k8s-web-service文件夹下，如下图红框所示：

下面是详细的编码过程；

开发和部署Account-Service服务

Account-Service服务是个很普通的springboot应用，和spring-cloud-kubernetes没有任何关系：

  1. 通过maven创建一个springboot应用，artifactId是account-service，pom.xml内容如下：
  4.0.0  org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.1.1.RELEASE    com.bolingcavalry account-service 0.0.1-SNAPSHOT account-service Demo project for Spring Cloud service provider run in kubernetes  1.8 2.1.1.RELEASE false false false 3.5 2.8.2 2.18.1 2.21.0 3.5.37 2.1.1.RELEASE     org.springframework.boot spring-boot-dependencies pom import ${spring-boot.version}      org.springframework.boot spring-boot-starter ${springcloud.version}   org.springframework.boot spring-boot-starter-web ${springcloud.version}      org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin ${spring-boot.version}    repackage       org.apache.maven.plugins maven-deploy-plugin ${maven-deploy-plugin.version}  true    org.apache.maven.plugins maven-surefire-plugin ${maven-surefire-plugin.version}  true  false    io.fabric8 fabric8-maven-plugin ${fabric8.maven.plugin.version}   fmp  resource         kubernetes    io.fabric8 fabric8-maven-plugin ${fabric8.maven.plugin.version}   fmp  resource build        NodePort

由上面的pom.xml内容可见，account-service应用是个简单的web应用，和SpringCloud、spring-cloud-kubernetes都没有任何关系，和其他springboot唯一的不同就是用到了fabric8-maven-plugin插件，可以方便的将应用部署到kubernetes环境；

  1. application.yml内容如下，依旧很简单：
spring: application: name: account-service server: port: 8080
  1. 对外提供服务的是AccountController ，方法getName返回了当前容器的hostname，方法health用于响应kubernetes的两个探针，方法ribbonPing用于响应使用了ribbon服务的调用方，它们会调用这个接口来确定当前服务是否正常：
@RestController public class AccountController { private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AccountController.class); private final String hostName = System.getenv("HOSTNAME"); /** * 探针检查响应类 * @return */ @RequestMapping("/health") public String health() { return "OK"; } @RequestMapping("/") public String ribbonPing(){ LOG.info("ribbonPing of {}", hostName); return hostName; } /** * 返回hostname * @return 当前应用所在容器的hostname. */ @RequestMapping("/name") public String getName() { return this.hostName + ", " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()); } }
  1. 将上述工程的源码放在minikube机器上，确保maven设置正常，然后在pom.xml文件所在目录执行以下命令，即可编译构建工程并部署到kubernetes上：
mvn clean install fabric8:deploy -Dfabric8.generator.from=fabric8/java-jboss-openjdk8-jdk -Pkubernetes

执行成功后控制台输出如下：

... [INFO] Installing /usr/local/work/k8s/ribbon/spring-cloud-k8s-account-service/target/classes/META-INF/fabric8/kubernetes.json to /root/.m2/repository/com/bolingcavalry/account-service/0.0.1-SNAPSHOT/account-service-0.0.1-SNAPSHOT-kubernetes.json [INFO] [INFO] <<< fabric8-maven-plugin:3.5.37:deploy (default-cli) < install @ account-service <<< [INFO] [INFO] [INFO] --- fabric8-maven-plugin:3.5.37:deploy (default-cli) @ account-service --- [INFO] F8: Using Kubernetes at https://192.168.121.133:8443/ in namespace default with manifest /usr/local/work/k8s/ribbon/spring-cloud-k8s-account-service/target/classes/META-INF/fabric8/kubernetes.yml [INFO] Using namespace: default [INFO] Updating a Service from kubernetes.yml [INFO] Updated Service: target/fabric8/applyJson/default/service-account-service.json [INFO] Using namespace: default [INFO] Updating Deployment from kubernetes.yml [INFO] Updated Deployment: target/fabric8/applyJson/default/deployment-account-service.json [INFO] F8: HINT: Use the command `kubectl get pods -w` to watch your pods start up [INFO] ------------------------------------------------------------------------ [INFO] BUILD SUCCESS [INFO] ------------------------------------------------------------------------ [INFO] Total time: 11.941 s [INFO] Finished at: 2019-06-16T19:00:51+08:00 [INFO] ------------------------------------------------------------------------
  1. 检查kubernetes上的部署和服务是否正常：
[root@minikube spring-cloud-k8s-account-service]# kubectl get deployments NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE account-service 1/1 1 1 69m [root@minikube spring-cloud-k8s-account-service]# kubectl get services NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE account-service NodePort 10.105.157.201  8080:32596/TCP 69m kubernetes ClusterIP 10.96.0.1  443/TCP 8d
  1. minikube的service命令可以得到指定服务的访问地址：
[root@minikube spring-cloud-k8s-account-service]# minikube service account-service --url http://192.168.121.133:32596

可见account-service的服务可以通过这个url访问：http://192.168.121.133:32596

  1. 用浏览器访问地址：http://192.168.121.133:32596/name ，如下图所示，可以正常访问account-service提供的服务：

  2. 现在account-service服务已经就绪，接下来是开发和部署web-service应用。
  3. 开发和部署Web-Service服务
  4. Web-Service服务是个springboot应用，用到了spring-cloud-kubernetes提供的注册发现能力，以轮询的方式访问指定服务的全部pod：
  5. 通过maven创建一个springboot应用，artifactId是web-service，pom.xml内容如下，要重点关注的是spring-cloud-starter-kubernetes-ribbon的依赖：
 4.0.0  org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.1.1.RELEASE    com.bolingcavalry web-service 0.0.1-SNAPSHOT web-service Demo project for Spring Cloud service consumer run in kubernetes  1.8 2.1.1.RELEASE false false false 3.5 2.8.2 2.18.1 2.21.0 3.5.37 1.0.1.RELEASE 2.1.1.RELEASE     org.springframework.boot spring-boot-dependencies pom import ${spring-boot.version}      org.springframework.cloud spring-cloud-kubernetes-core ${springcloud.kubernetes.version}   org.springframework.cloud spring-cloud-kubernetes-discovery ${springcloud.kubernetes.version}   org.springframework.cloud spring-cloud-starter-kubernetes-ribbon ${springcloud.kubernetes.version}   org.springframework.cloud spring-cloud-commons ${springcloud.version}   org.springframework.boot spring-boot-starter ${springcloud.version}   org.springframework.boot spring-boot-starter-web ${springcloud.version}   org.springframework.cloud spring-cloud-starter-netflix-ribbon ${springcloud.version}   org.springframework.cloud spring-cloud-starter-netflix-hystrix ${springcloud.version}      org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin ${spring-boot.version}    repackage       org.apache.maven.plugins maven-deploy-plugin ${maven-deploy-plugin.version}  true    org.apache.maven.plugins maven-surefire-plugin ${maven-surefire-plugin.version}  true  false    io.fabric8 fabric8-maven-plugin ${fabric8.maven.plugin.version}   fmp  resource         kubernetes    io.fabric8 fabric8-maven-plugin ${fabric8.maven.plugin.version}   fmp  resource build        NodePort
  1. application.yml的内容如下，增加了熔断的配置：
spring: application: name: web-serviceserver: port: 8080backend: ribbon: eureka: enabled: false client: enabled: true ServerListRefreshInterval: 5000hystrix.command.BackendCall.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds: 5000hystrix.threadpool.BackendCallThread.coreSize: 5
  1. 创建一个ribbon的配置类RibbonConfiguration：
package com.bolingcavalry.webservice;import com.netflix.client.config.IClientConfig;import com.netflix.loadbalancer.AvailabilityFilteringRule;import com.netflix.loadbalancer.IPing;import com.netflix.loadbalancer.IRule;import com.netflix.loadbalancer.PingUrl;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.context.annotation.Bean;/** * @Description: ribbon配置类 * @author: willzhao E-mail: zq2599@gmail.com * @date: 2019/6/16 11:52 */public class RibbonConfiguration { @Autowired IClientConfig ribbonClientConfig; /** * 检查服务是否可用的实例， * 此地址返回的响应的返回码如果是200表示服务可用 * @param config * @return */ @Bean public IPing ribbonPing(IClientConfig config){ return new PingUrl(); } /** * 轮询规则 * @param config * @return */ @Bean public IRule ribbonRule(IClientConfig config){ return new AvailabilityFilteringRule(); }}
  1. 应用启动类如下，注意增加了服务发现、熔断、ribbon的配置，还定义了restTemplte实例，注意@LoadBalanced注解：
package com.bolingcavalry.webservice;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker;import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;import org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClient;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.web.client.RestTemplate;@SpringBootApplication@EnableDiscoveryClient@EnableCircuitBreaker@RibbonClient(name="account-service", configuration = RibbonConfiguration.class)public class WebServiceApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(WebServiceApplication.class, args); } @LoadBalanced @Bean RestTemplate restTemplate(){ return new RestTemplate(); }}
  1. 远程调用account-service的http接口的逻辑被放进服务类AccountService中，注意URL中用的是服务名account-service：
package com.bolingcavalry.webservice;import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixProperty;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.stereotype.Service;import org.springframework.web.client.RestTemplate;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;/** * @Description: 这里面封装了远程调用account-service提供服务的逻辑 * @author: willzhao E-mail: zq2599@gmail.com * @date: 2019/6/16 12:21 */@Servicepublic class AccountService { @Autowired private RestTemplate restTemplate; @HystrixCommand(fallbackMethod = "getFallbackName" ,commandProperties = { @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1000") }) public String getDataFromSpringCloudK8SProvider(){ return this.restTemplate.getForObject("http://account-service/name", String.class); } /** * 熔断时调用的方法 * @return */ private String getFallbackName() { return "Fallback" + ", " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()); }}
  1. 最后是响应web请求的WebServiceController类，这里面调用了AccountService的服务，这样我们从web发起请求后，web-service就会远程调用account-service的服务：
package com.bolingcavalry.webservice;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;/** * @Description: 测试用的controller，会远程调用account-service的服务 * @author: willzhao E-mail: zq2599@gmail.com * @date: 2019/6/16 11:46 */@RestControllerpublic class WebServiceController { @Autowired private AccountService accountService; /** * 探针检查响应类 * @return */ @RequestMapping("/health") public String health() { return "OK"; } /** * 远程调用account-service提供的服务 * @return 多次远程调返回的所有结果. */ @RequestMapping("/account") public String account() { StringBuilder sbud = new StringBuilder(); for(int i=0;i<10;i++){ sbud.append(accountService.getDataFromSpringCloudK8SProvider()) .append("
"); } return sbud.toString(); }}
  1. 将上述工程的源码放在minikube机器上，确保maven设置正常，然后在pom.xml文件所在目录执行以下命令，即可编译构建工程并部署到kubernetes上：
mvn clean install fabric8:deploy -Dfabric8.generator.from=fabric8/java-jboss-openjdk8-jdk -Pkubernetes

执行成功后控制台输出如下：

... [INFO] Installing /usr/local/work/k8s/ribbon/spring-cloud-k8s-web-service/target/classes/META-INF/fabric8/kubernetes.json to /root/.m2/repository/com/bolingcavalry/web-service/0.0.1-SNAPSHOT/web-service-0.0.1-SNAPSHOT-kubernetes.json [INFO] [INFO] <<< fabric8-maven-plugin:3.5.37:deploy (default-cli) < install @ web-service <<< [INFO] [INFO] [INFO] --- fabric8-maven-plugin:3.5.37:deploy (default-cli) @ web-service --- [INFO] F8: Using Kubernetes at https://192.168.121.133:8443/ in namespace default with manifest /usr/local/work/k8s/ribbon/spring-cloud-k8s-web-service/target/classes/META-INF/fabric8/kubernetes.yml [INFO] Using namespace: default [INFO] Creating a Service from kubernetes.yml namespace default name web-service [INFO] Created Service: target/fabric8/applyJson/default/service-web-service.json [INFO] Using namespace: default [INFO] Creating a Deployment from kubernetes.yml namespace default name web-service [INFO] Created Deployment: target/fabric8/applyJson/default/deployment-web-service.json [INFO] F8: HINT: Use the command `kubectl get pods -w` to watch your pods start up [INFO] ------------------------------------------------------------------------ [INFO] BUILD SUCCESS [INFO] ------------------------------------------------------------------------ [INFO] Total time: 12.792 s [INFO] Finished at: 2019-06-16T19:24:21+08:00 [INFO] ------------------------------------------------------------------------
  1. 检查kubernetes上的部署和服务是否正常：
[root@minikube spring-cloud-k8s-web-service]# kubectl get deployments NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE account-service 1/1 1 1 109m web-service 1/1 1 1 18m [root@minikube spring-cloud-k8s-web-service]# kubectl get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE account-service NodePort 10.105.157.201  8080:32596/TCP 109m kubernetes ClusterIP 10.96.0.1  443/TCP 8d web-service NodePort 10.99.211.179  8080:30519/TCP 18m
  1. minikube的service命令可以得到指定服务的访问地址：
[root@minikube spring-cloud-k8s-web-service]# minikube service web-service --url http://192.168.121.133:30519

可见web-service的服务可以通过这个url访问：http://192.168.121.133:30519

  1. 用浏览器访问地址：http://192.168.121.133:30519/account ，如下图所示，页面上展示的内容都是web-service调用了account-service的接口返回的，证明kubernetes上的注册发现能力正常：

  2. 扩容验证ribbon轮询能力
  3. 虽然web-service可以正常调用account-service的服务，但始终访问的是一个pod，接下来我们就对account-service的pod进行扩容，将数量调整为2个，看看web-service是否可以轮询调用每个account-service的pod：
  4. 执行以下命令即可将pod数量调整为2个：
kubectl scale --replicas=2 deployment account-service
  1. 检查account-service的pod，发现已经有两个了(account-service-5554576647-m29xr和account-service-5554576647-zwwml)：
[root@minikube spring-cloud-k8s-web-service]# kubectl get podsNAME READY STATUS RESTARTS AGEaccount-service-5554576647-m29xr 1/1 Running 0 53maccount-service-5554576647-zwwml 1/1 Running 0 20sweb-service-6d775855c7-7lkvr 1/1 Running 0 29m
  1. 用浏览器访问地址：http://192.168.121.133:30519/account ，如下图所示，account-sercice返回的hostname已经变成了两种，和前面查到的pod的name一致，可见web-service的确是通过ribbon轮询访问了多个account-service的pod：

  2. 验证熔断能力
  3. 接下来验证web-service配置的熔断服务是否可以生效：
  4. 执行以下命令将account-service的deployment删除：
kubectl delete deployment account-service
  1. 再浏览器访问地址：http://192.168.121.133:30519/account ，如下图所示，页面上的&＃8221;Fallback&＃8221;是配置的熔断方法返回的内容，可见熔断配置已经生效：

  2. 再回到web-service的pom.xml所在位置执行以下命令，这样会重新构建部署一次web-service服务：
mvn clean install fabric8:deploy -Dfabric8.generator.from=fabric8/java-jboss-openjdk8-jdk -Pkubernetes
  1. 再浏览器访问地址：http://192.168.121.133:30519/account ，如下图所示，服务成功恢复：

至此，spring-cloud-kubernetes的服务发现和轮询实战(含熔断)就全部完成了，利用API Server提供的信息，spring-cloud-kubernetes将原生的kubernetes服务带给了SpringCloud应用，帮助传统微服务更好的融合在kubernetes环境中，如果您也在考虑将应用迁移到kubernetes上，希望本文能给您一些参考。

结语

最后我把这些实际遇到的常见问题的答案总结了一下，由于文字过多，就单独做了一个文档。以及准备了一些更多关于Kafka、Mysql、Tomcat、Docker、Spring、MyBatis、Nginx、Netty、Dubbo、Redis、Netty、Spring cloud、分布式、高并发、性能调优、微服务等架构面试题和架构资料，如有需要的朋友的可以点击免费领取，也可以关注我以后还会有更多干货分享！

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