Spring Cloud Alibaba 與 Kubernetes 微服務容器化實踐

本書圍繞分佈式微服務的項目需求，全面講述了Spring Cloud Alibaba組件實現服務治理、負載均衡、安全管理、分佈式事務、消息發送和服務監控的技術要點，以及基於Docker與Kubernetes容器化項目管理的相關技術。主要內容包括：Spring Cloud Alibaba體系架構概述，用Nacos和Nacos集群搭建基於服務治理架構的實踐要點，用Ribbon實現負載均衡的做法，基於Sentinel組件實現熔斷和限流等安全需求的實踐要點，用Gateway組件搭建網關的實踐要點，用OpenFeign和Dubbo搭建遠程調用體系的實踐要點，基於Spring Cloud Stream搭建消息通信體系的實踐要點，用JPA與Redis與MyCat搭建微服務數據服務層的實踐要點，用Seata組件構建分佈式事務架構的實踐要點和用Skywaiking組件搭建微服務監控體系的實踐要點，基於Docker與Kubernetes容器組件搭建微服務體系，用Jenkins組件實踐集成化項目部署流程的相關技術等內容。 本書技術先進，註重實踐，適合有一定Java基礎的開發人員和學生閱讀，也可以供培訓機構和大專院校作為教學用書。

目    錄

第1章  Spring Cloud Alibaba與微服務架構 1

1.1  微服務架構與Alibaba解決方案 1

1.1.1  單體架構與微服務架構 1

1.1.2  微服務架構的優勢與挑戰 2

1.1.3  Spring Cloud Alibaba微服務解決方案 3

1.1.4  Spring Boot和Spring Cloud Alibaba的關系 3

1.2  搭建開發環境 4

1.2.1  安裝JDK 4

1.2.2  安裝IntelliJ IDEA 4

1.2.3  安裝Docker環境 5

1.3  搭建Spring Boot單體服務 5

1.3.1  在IDEA中創建Spring Boot項目 5

1.3.2  編寫pom.xml 7

1.3.3  編寫啟動類 8

1.3.4  編寫控制器類 8

1.3.5  編寫配置文件 9

1.3.6  啟動Spring Boot，觀察運行效果 9

1.4  動手練習 9

第2章  Spring Boot整合Nacos 11

2.1  認識和安裝Nacos 11

2.1.1  Nacos與註冊中心 11

2.1.2  Nacos與配置中心 12

2.1.3  搭建Nacos環境，啟動Nacos組件 12

2.1.4  觀察可視化管理界面 12

2.2  Spring Boot整合Nacos註冊中心 13

2.2.1  引入註冊中心後的框架圖 13

2.2.2  創建服務提供者項目 13

2.2.3  創建服務消費者項目 15

2.2.4  啟動Spring Boot類，觀察註冊中心的效果 17

2.3  用Nacos配置中心管理配置參數 18

2.3.1  在配置中心設置參數 18

2.3.2  在項目中使用參數 19

2.4  搭建高可用的Nacos集群 21

2.4.1  配置Nacos的持久化效果 21

2.4.2  搭建集群 22

2.4.3  觀察集群效果 23

2.4.4  以集群的方式管理配置 24

2.4.5  以集群的方式管理服務 24

2.5  動手練習 25

第3章  負載均衡組件Ribbon 27

3.1  負載均衡與Ribbon組件 27

3.1.1  微服務架構中的負載均衡需求 27

3.1.2  Ribbon組件介紹 28

3.1.3  Ribbon和Nacos的整合方式 28

3.2  Ribbon實現負載均衡的範例 28

3.2.1  項目框架圖 29

3.2.2  編寫服務提供者項目 29

3.2.3  在服務調用者項目里引入Ribbon 31

3.2.4  觀察負載均衡效果 33

3.3  Ribbon實戰要點分析 34

3.3.1  設置不同的負載均衡策略 34

3.3.2  配置全局性的Ribbon參數 34

3.3.3  實現Ribbon飢餓加載模式 35

3.3.4  Ribbon常用參數分析 35

3.4  Ribbon整合Nacos註冊中心集群 36

3.4.1  整合後的系統架構 36

3.4.2  Ribbon整合Nacos集群的實現步驟 36

3.5  動手練習 37

第4章  限流與防護組件Sentinel 38

4.1  微服務體系中的限流和防護需求 38

4.1.1  限流 38

4.1.2  熔斷 38

4.1.3  服務降級 39

4.2  Sentinel組件介紹 39

4.2.1  搭建Sentinel環境 39

4.2.2  啟動Sentinel控制台 40

4.3  通過Sentinel實現限流 40

4.3.1  創建項目，引入依賴包 40

4.3.2  編寫啟動類和配置文件 41

4.3.3  編寫控制器類 42

4.3.4  在控制台里設置限流參數 42

4.3.5  觀察限流效果 44

4.4  實現熱點限流效果 45

4.4.1  定義熱點限流方法 45

4.4.2  設置熱點限流參數 45

4.4.3  觀察熱點限流效果 46

4.4.4  配置參數例外項 47

4.5  實現熔斷效果 48

4.5.1  定義含熔斷效果的方法 48

4.5.2  設置慢調用比例熔斷參數 48

4.5.3  觀察熔斷效果 50

4.5.4  設置異常熔斷參數 51

4.6  實現服務降級效果 52

4.6.1  實現因限流而導致的服務降級 52

4.6.2  通過fallback參數實現服務降級 53

4.6.3  服務降級的實踐做法 53

4.7  動手練習 54

第5章  網關組件Gateway 55

5.1  Gateway網關組件概述 55

5.2  在微服務體系中引入Gateway組件 56

5.2.1  編寫業務方法 56

5.2.2  創建網關項目 56

5.2.3  實現簡單轉發功能 57

5.2.4  網關的過濾器 58

5.2.5  網關的全局過濾器 59

5.2.6  網關的斷言 60

5.3  Gateway整合Nacos，實現負載均衡 61

5.3.1  Gateway整合Nacos的架構圖 61

5.3.2  基於Nacos的業務集群 62

5.3.3  以負載均衡的方式轉發請求 62

5.4  Gateway整合Sentinel和Nacos 64

5.4.1  整合後的架構圖 64

5.4.2  搭建網關層項目 65

5.4.3  啟動項目和組件 66

5.4.4  根據路由規則限流 67

5.4.5  根據API分組限流 68

5.4.6  配置服務熔斷效果 69

5.5  通過Gateway實現灰度發布 69

5.5.1  灰度發布的做法 69

5.5.2  準備灰度發布的環境 70

5.5.3  用Gateway實現灰度發布 70

5.5.4  觀察灰度發布的效果 71

5.6  動手練習 72

第6章  聲明式服務調用框架OpenFeign 73

6.1  OpenFeign框架概述 73

6.2  使用OpenFeign框架調用服務 73

6.2.1  基於Nacos的服務提供者 74

6.2.2  OpenFeign調用服務實現代碼 74

6.2.3  觀察OpenFeign的效果 76

6.2.4  設置超時時間 76

6.2.5  設置OpenFeign的日誌級別 77

6.2.6  壓縮請求和返回 78

6.3  實現負載均衡和服務降級 78

6.3.1  搭建業務集群 78

6.3.2  以負載均衡方式調用服務 79

6.3.3  觀察負載均衡效果 80

6.3.4  引入服務降級效果 81

6.4  動手練習 82

第7章  遠端調用組件Dubbo 83

7.1  Dubbo組件概述 83

7.1.1  遠端方法調用流程和Dubbo組件 83

7.1.2  使用Nacos作為註冊中心 84

7.1.3  Dubbo和HTTP調用方式的差別 84

7.2  Dubbo遠端調用範例 85

7.2.1  編寫服務提供者 85

7.2.2  編寫服務調用者 87

7.2.3  定義超時時間和重試次數 88

7.2.4  觀察遠端調用的效果 89

7.3  註冊中心集群和負載均衡 89

7.3.1  系統架構和項目說明 90

7.3.2  實現要點分析 90

7.3.3  觀察負載均衡和高可用效果 92

7.3.4  設置Dubbo負載均衡方式 92

7.4  整合Sentinel引入安全防護 93

7.4.1  服務提供端的限流和熔斷 93

7.4.2  服務提供端的服務降級 96

7.4.3  服務調用端的服務降級 96

7.4.4  Dubbo的安全措施分析 98

7.5  動手練習 98

第8章  Spring Cloud Steam整合消息中間件 100

8.1  消息中間件與Spring Cloud Stream框架 100

8.1.1  RocketMQ消息中間件 100

8.1.2  RabbitMQ消息中間件 101

8.1.3  Spring Cloud Steam封裝消息中間件 102

8.2  Spring Cloud Stream整合RocketMQ 102

8.2.1  搭建RocketMQ環境 102

8.2.2  整合後的消息框架圖 103

8.2.3  編寫消息發送者項目 104

8.2.4  編寫消息接收者項目 106

8.2.5  觀察消息通信效果 108

8.3  Spring Cloud Stream整合RabbitMQ 108

8.3.1  搭建RabbitMQ環境 108

8.3.2  整合後的消息框架圖 109

8.3.3  編寫消息發送者項目 109

8.3.4  編寫消息接收者項目 110

8.3.5  觀察消息通信效果 111

8.4  動手練習 111

第9章  JPA+Redis+MyCat搭建微服務數據庫服務層 113

9.1  用JPA組件操作數據庫 113

9.1.1  JPA訪問數據庫的接口 113

9.1.2  創建MySQL數據庫和數據表 114

9.1.3  通過JPA實現增刪改查功能 114

9.1.4  觀察JPA操作數據庫的效果 118

9.2  微服務整合Redis緩存 119

9.2.1  Redis概述 119

9.2.2  搭建Redis運行環境 120

9.2.3  微服務整合Redis緩存 121

9.2.4  微服務整合MySQL與Redis 124

9.3  微服務整合MyCat分庫組件 129

9.3.1  MyCat分庫組件概述 129

9.3.2  搭建MyCat環境實現分庫效果 130

9.3.3  微服務整合MyCat實現分庫效果 132

9.3.4  微服務整合MyCat和Redis 134

9.4  動手練習 135

第10章  Spring Cloud Alibaba Seata實現分佈式事務 137

10.1  分佈式事務與Seata組件 137

10.1.1  分佈式業務和分佈式事務 137

10.1.2  Seata組件概述 138

10.1.3  搭建Seata服務端開發環境 139

10.2  用Seata實現分佈式事務的範例 141

10.2.1  數據庫和分佈式事務描述 141

10.2.2  開發庫存微服務項目 142

10.2.3  在訂單項目里實現分佈式事務 147

10.2.4  觀察分佈式事務效果 151

10.3  搭建高可用的Seata集群 152

10.3.1  Spring Cloud整合Seata集群的架構圖 152

10.3.2  搭建Seata集群 153

10.3.3  微服務項目整合Seata集群 156

10.4  動手練習 157

第11章  微服務監控組件Skywalking 158

11.1  服務監控與Skywalking組件 158

11.1.1  微服務監控方面的需求 158

11.1.2  Skywalking組件介紹 159

11.1.3  搭建Skywalking組件運行環境 159

11.2  微服務項目整合Skywalking組件 161

11.2.1  介紹待監控的項目 161

11.2.2  下載並配置agent 161

11.2.3  監控項目運行情況 162

11.3  整合logback監控整條鏈路 164

11.3.1  服務鏈路框架 164

11.3.2  整合logback，定義監控日誌格式 165

11.3.3  觀察鏈路調用的日誌，觀察TID 167

11.4  觀察Skywalking告警效果 168

11.4.1  配置Skywalking告警規則 169

11.4.2  觀察告警效果 170

11.4.3  通過webhooks傳遞告警信息 171

11.5  動手練習 172

第12章  Docker部署Spring Boot項目和微服務組件 174

12.1  Docker與Spring Cloud微服務 174

12.1.1  Docker鏡像、容器和虛擬化管理引擎 174

12.1.2  搭建Docker環境 175

12.1.3  用Docker管理微服務的方式 175

12.2  容器化管理Spring Boot項目 176

12.2.1  準備Spring Boot項目 176

12.2.2  打成jar包 178

12.2.3  用jar包製作鏡像 179

12.2.4  以容器化的方式運行Spring Boot 179

12.3  容器化管理組件 180

12.3.1  容器化管理Nacos組件 180

12.3.2  容器化管理Sentinel 181

12.3.3  通過Docker容器部署MySQL 182

12.3.4  通過Docker容器部署Redis 183

12.4  動手練習 184

第13章  Docker部署Spring Cloud Alibaba微服務項目 185

13.1  員工管理微服務系統架構分析 185

13.1.1  微服務項目的表現形式與優勢 185

13.1.2  基於Docker容器的微服務架構 186

13.1.3  業務功能點與數據表結構 186

13.2  開發員工管理微服務項目 187

13.2.1  開發員工管理模塊 187

13.2.2  開發網關模塊 192

13.3  容器化部署員工管理微服務 194

13.3.1  打包員工管理和網關模塊 194

13.3.2  容器化部署並運行MySQL和Redis 194

13.3.3  容器化部署並運行Nacos和Sentinel 195

13.3.4  容器化部署員工管理模塊 195

13.3.5  容器化部署網關模塊 196

13.3.6  觀察微服務容器化效果 197

13.3.7  引入限流和熔斷措施 198

13.4  擴容與灰度發布 199

13.4.1  演示擴容效果 199

13.4.2  演示灰度發布流程 202

13.5  動手練習 203

第14章  Kubernetes整合Spring Boot 205

14.1  Kubernetes概述 205

14.1.1  Kubernetes的作用 205

14.1.2  準備Kubernetes環境 206

14.1.3  Kubernetes與Docker容器的關系 206

14.1.4  Kubernetes的Service 207

14.1.5  Kubernetes的Labels 207

14.1.6  Deployment的概念 207

14.2  用Kubernetes編排Spring Boot容器 208

14.2.1  基於Spring Boot的Docker容器 208

14.2.2  編寫Service和Deployment配置文件 208

14.2.3  通過命令編排Spring Boot容器 209

14.2.4  觀察Pod、Service和Deployment 210

14.2.5  查看Pod運行日誌 211

14.3  Kubernetes常用實戰技巧 211

14.3.1  刪除Pod、Service和Deployment 211

14.3.2  伸縮節點 212

14.3.3  自動伸縮節點 212

14.3.4  創建Deployment並開放埠 213

14.3.5  進入Pod，執行命令 214

14.4  用Ingress暴露服務 214

14.4.1  Ingress簡介 215

14.4.2  Ingress整合Service的做法 215

14.5  動手練習 216

第15章  用Kubernetes編排Spring Cloud Alibaba微服務 217

15.1  用Kubernetes編排組件 217

15.1.1  編排MySQL 217

15.1.2  編排Redis 220

15.1.3  StatefulSet和Deployment的差別 221

15.1.4  用StatefulSet編排Nacos 222

15.1.5  用StatefulSet編排Sentinel 223

15.2  用Kubernetes編排員工管理模塊 225

15.2.1  微服務框架說明 225

15.2.2  員工管理項目的實現要點 226

15.2.3  編排員工管理微服務模塊 228

15.2.4  觀察Kubernetes編排微服務項目的效果 229

15.2.5  引入限流和熔斷等效果 230

15.2.6  編排微服務項目的實踐要點 231

15.3  動手練習 232

第16章  基於Jenkins的微服務CI/CD實戰 233

16.1  Git工具與持續集成概述 233

16.1.1  持續集成概述 233

16.1.2  搭建Git代碼倉庫 234

16.1.3  安裝Git組件 234

16.1.4  在IDEA里整合Git 235

16.2  用Git實踐持續集成 236

16.2.1  待管理的項目代碼綜述 236

16.2.2  在Git倉庫中初始化項目 236

16.2.3  在本地獲取遠端項目代碼 238

16.2.4  創建開發分支 239

16.2.5  提交和推送代碼 240

16.2.6  把開發代碼合並到主分支 241

16.3  通過Jenkins實踐持續交付 242

16.3.1  持續交付概述 242

16.3.2  持續交付需求概述 243

16.3.3  在本地搭建Jenkins環境 243

16.3.4  創建Jenkins任務 244

16.3.5  觀察持續交付的實施結果 246

16.4  動手練習 247