微服务（十二）——Steam消息驱动&Sleuth链路监控

Stream为什么被引入

常见MQ(消息中间件)：

• ActiveMQ
• RabbitMQ
• RocketMQ
• Kafka

有没有一种新的技术诞生，让我们不再关注具体MQ的细节，我们只需要用一种适配绑定的方式，自动的给我们在各种MQ内切换。（类似于Hibernate）

Cloud Stream是什么？屏蔽底层消息中间件的差异，降低切换成本，统一消息的编程模型。

Stream是什么及Binder介绍

官方文档1

官方文档2

Cloud Stream中文指导手册

什么是Spring Cloud Stream？

官方定义Spring Cloud Stream是一个构建消息驱动微服务的框架。

应用程序通过inputs或者 outputs 来与Spring Cloud Stream中binder对象交互。

通过我们配置来binding(绑定)，而Spring Cloud Stream 的binder对象负责与消息中间件交互。所以，我们只需要搞清楚如何与Spring Cloud Stream交互就可以方便使用消息驱动的方式。

通过使用Spring Integration来连接消息代理中间件以实现消息事件驱动。
Spring Cloud Stream为一些供应商的消息中间件产品提供了个性化的自动化配置实现，引用了发布-订阅、消费组、分区的三个核心概念。

目前仅支持RabbitMQ、 Kafka。

Stream的设计思想

标准MQ

• 生产者/消费者之间靠消息媒介传递信息内容
• 消息必须走特定的通道 - 消息通道 Message Channel
• 消息通道里的消息如何被消费呢，谁负责收发处理 - 消息通道MessageChannel的子接口SubscribableChannel，由MessageHandler消息处理器所订阅。

为什么用Cloud Stream？

比方说我们用到了RabbitMQ和Kafka，由于这两个消息中间件的架构上的不同，像RabbitMQ有exchange，kafka有Topic和Partitions分区。

这些中间件的差异性导致我们实际项目开发给我们造成了一定的困扰，我们如果用了两个消息队列的其中一种，后面的业务需求，我想往另外一种消息队列进行迁移，这时候无疑就是一个灾难性的，一大堆东西都要重新推倒重新做，因为它跟我们的系统耦合了，这时候Spring Cloud Stream给我们提供了—种解耦合的方式。

Stream凭什么可以统一底层差异？

在没有绑定器这个概念的情况下，我们的SpringBoot应用要直接与消息中间件进行信息交互的时候，由于各消息中间件构建的初衷不同，它们的实现细节上会有较大的差异性通过定义绑定器作为中间层，完美地实现了应用程序与消息中间件细节之间的隔离。通过向应用程序暴露统一的Channel通道，使得应用程序不需要再考虑各种不同的消息中间件实现。

通过定义绑定器Binder作为中间层，实现了应用程序与消息中间件细节之间的隔离。

Binder：

• INPUT对应于消费者
• OUTPUT对应于生产者

Stream中的消息通信方式遵循了发布-订阅模式

Topic主题进行广播

• 在RabbitMQ就是Exchange
• 在Kakfa中就是Topic

Stream编码常用注解简介

Spring Cloud Stream标准流程套路

• Binder - 很方便的连接中间件，屏蔽差异。
• Channel - 通道，是队列Queue的一种抽象，在消息通讯系统中就是实现存储和转发的媒介，通过Channel对队列进行配置。
• Source和Sink - 简单的可理解为参照对象是Spring Cloud Stream自身，从Stream发布消息就是输出，接受消息就是输入。

编码API和常用注解

案例说明

准备RabbitMQ环境：https://qkongtao.cn/?p=1344#h3-10

工程中新建三个子模块

• cloud-stream-rabbitmq-provider8801，作为生产者进行发消息模块
• cloud-stream-rabbitmq-consumer8802，作为消息接收模块
• cloud-stream-rabbitmq-consumer8803，作为消息接收模块

Stream消息驱动之生产者

新建Module：cloud-stream-rabbitmq-provider8801

POM

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloudartifactId>
        <groupId>cn.ktgroupId>
        <version>1.0-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>

    <artifactId>cloud-stream-rabbitmq-provider8801artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>8maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8maven.compiler.target>
    properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuatorartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-clientartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rabbitartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-devtoolsartifactId>
            <scope>runtimescope>
            <optional>trueoptional>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombokgroupId>
            <artifactId>lombokartifactId>
            <optional>trueoptional>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            <scope>testscope>
        dependency>
    dependencies>

project>
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YML

server:
  port: 8801

spring:
  application:
    name: cloud-rabbitmq-provider
  cloud:
    stream:
      binders: # 配置需要绑定的RabbitMQ的服务信息
        defaultRabbit: # 表示定义的名称，用于binding的整合
          type: rabbit # 消息组件类型
          environment: # 配置RabbitMQ的环境
            spring:
              rabbitmq:
                host: 192.168.137.138
                port: 5672
                username: test
                password: test
      # 服务的整合处理
      bindings:
        output: # 生产者
          destination: studyExchange      # Exchange名称
          content-type: application/json # 设置消息类型，使用json，文本数据使用"text/plain"
          binder: defaultRabbit       # 设置需要绑定哪一个消息服务(对应消息服务名)

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka
  instance:
    lease-expiration-duration-in-seconds: 30 # 心跳的间隔时间
    lease-renewal-interval-in-seconds: 60    # 间隔时间
    instance-id: send-8801.com # 信息列表中显示的主机名
    prefer-ip-address: true    # 访问路径使用IP地址
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主启动类StreamMQMain8801

 package cn.kt.springcloud;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

/**
 * Created by tao.
 * Date: 2022/8/8 01:08
 * 描述:
 */

@SpringBootApplication
public class StreamMQMain8801 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(StreamMQMain8801.class, args);
    }
}
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业务类

1.发送消息接口

public interface IMessageProvider {
    public String send();
}
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2.发送消息接口实现类

package cn.kt.springcloud.service.impl;

import cn.kt.springcloud.service.IMessageProvider;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.EnableBinding;
import org.springframework.cloud.stream.messaging.Source;
import org.springframework.integration.support.MessageBuilder;
import org.springframework.messaging.MessageChannel;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.UUID;

/**
 * Created by tao.
 * Date: 2022/8/8 01:10
 * 描述:
 */

@EnableBinding(Source.class) //定义消息的推送管道
public class MessageProviderImpl implements IMessageProvider {
    @Resource
    private MessageChannel output; // 消息发送管道

    @Override
    public String send() {
        String serial = UUID.randomUUID().toString();
        output.send(MessageBuilder.withPayload(serial).build());
        System.out.println("*****serial: " + serial);
        return null;
    }
}
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3.Controller

import com.lun.springcloud.service.IMessageProvider;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.annotation.Resource;

@RestController
public class SendMessageController
{
    @Resource
    private IMessageProvider messageProvider;

    @GetMapping(value = "/sendMessage")
    public String sendMessage() {
        return messageProvider.send();
    }

}
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测试

• 启动 7001eureka

• 启动 RabpitMq

  • rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
  • http://localhost:15672/

• 启动 8801

• 访问 - http://localhost:8801/sendMessage

  • 后台将打印serial: UUID字符串
  • rabbitmq的web界面上看到消息channel和exchange中消息的进入

Stream消息驱动之消费者

新建Module：cloud-stream-rabbitmq-consumer8802

POM

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>LearnCloudartifactId>
        <groupId>com.lun.springcloudgroupId>
        <version>1.0.0-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>

    <artifactId>cloud-stream-rabbitmq-consumer8802artifactId>
    
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-clientartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rabbitartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuatorartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-devtoolsartifactId>
            <scope>runtimescope>
            <optional>trueoptional>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombokgroupId>
            <artifactId>lombokartifactId>
            <optional>trueoptional>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            <scope>testscope>
        dependency>
    dependencies>

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YML

server:
  port: 8802

spring:
  application:
    name: cloud-stream-consumer
  cloud:
    stream:
      binders: # 在此处配置要绑定的rabbitmq的服务信息；
        defaultRabbit: # 表示定义的名称，用于于binding整合
          type: rabbit # 消息组件类型
          environment: # 设置rabbitmq的相关的环境配置
            spring:
              rabbitmq:
                host: 192.168.137.138
                port: 5672
                username: test
                password: test
      bindings: # 服务的整合处理
        input: # 这个名字是一个通道的名称
          destination: studyExchange # 表示要使用的Exchange名称定义
          content-type: application/json # 设置消息类型，本次为对象json，如果是文本则设置“text/plain”
          binder: defaultRabbit # 设置要绑定的消息服务的具体设置

eureka:
  client: # 客户端进行Eureka注册的配置
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:7001/eureka
  instance:
    lease-renewal-interval-in-seconds: 2 # 设置心跳的时间间隔（默认是30秒）
    lease-expiration-duration-in-seconds: 5 # 如果现在超过了5秒的间隔（默认是90秒）
    instance-id: receive-8802.com  # 在信息列表时显示主机名称
    prefer-ip-address: true     # 访问的路径变为IP地址
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主启动类StreamMQMain8802

package cn.kt.springcloud;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

/**
 * Created by tao.
 * Date: 2022/8/8 16:43
 * 描述:
 */

@SpringBootApplication
public class StreamMQMain8802 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(StreamMQMain8802.class, args);
    }
}
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业务类

package cn.kt.springcloud.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.EnableBinding;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.StreamListener;
import org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink;
import org.springframework.messaging.Message;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * Created by tao.
 * Date: 2022/8/8 16:44
 * 描述:
 */


@Component
@EnableBinding(Sink.class)
public class ReceiveMessageListenerController {
    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;


    @StreamListener(Sink.INPUT)
    public void input(Message<String> message) {
        System.out.println("消费者1号,----->接受到的消息: " + message.getPayload() + "\t  port: " + serverPort);
    }
}
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测试

• 启动EurekaMain7001
• 启动StreamMQMain8801
• 启动StreamMQMain8802
• 8801发送8802接收消息

Stream之消息重复消费

依照8802，克隆出来一份运行8803 - cloud-stream-rabbitmq-consumer8803。

启动

• RabbitMQ
• 服务注册 - 8801
• 消息生产 - 8801
• 消息消费 - 8802
• 消息消费 - 8802

运行后有两个问题

1. 有重复消费问题
2. 消息持久化问题

消费

• http://localhost:8801/sendMessage
• 目前是8802/8803同时都收到了，存在重复消费问题
• 如何解决：分组和持久化属性group（重要）

生产实际案例

比如在如下场景中，订单系统我们做集群部署，都会从RabbitMQ中获取订单信息，那如果一个订单同时被两个服务获取到，那么就会造成数据错误，我们得避免这种情况。这时我们就可以使用Stream中的消息分组来解决。

注意在Stream中处于同一个group中的多个消费者是竞争关系，就能够保证消息只会被其中一个应用消费一次。不同组是可以全面消费的(重复消费)。

Stream之group解决消息重复消费

原理

微服务应用放置于同一个group中，就能够保证消息只会被其中一个应用消费一次。

不同的组是可以重复消费的，同一个组内会发生竞争关系，只有其中一个可以消费。

8802/8803都变成不同组，group两个不同

group: A_Group、B_Group

8802修改YML

spring:
  application:
    name: cloud-stream-provider
  cloud:
      stream:
        binders: # 在此处配置要绑定的rabbitmq的服务信息；
          defaultRabbit: # 表示定义的名称，用于于binding整合
            type: rabbit # 消息组件类型
            environment: # 设置rabbitmq的相关的环境配置
              spring:
                rabbitmq:
                  host: localhost
                  port: 5672
                  username: guest
                  password: guest
        bindings: # 服务的整合处理
          output: # 这个名字是一个通道的名称
            destination: studyExchange # 表示要使用的Exchange名称定义
            content-type: application/json # 设置消息类型，本次为json，文本则设置“text/plain”
            binder: defaultRabbit # 设置要绑定的消息服务的具体设置
            group: A_Group #<----------------------------------------关键
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8803修改YML（与8802的类似位置 group: B_Group）

结论：还是重复消费

8802/8803实现了轮询分组，每次只有一个消费者，8801模块的发的消息只能被8802或8803其中一个接收到，这样避免了重复消费。

8802/8803都变成相同组，group两个相同

group: A_Group

8802修改YMLgroup: A_Group

8803修改YMLgroup: A_Group

结论：同一个组的多个微服务实例，每次只会有一个拿到

Stream之消息持久化

通过上述，解决了重复消费问题，再看看持久化。

停止8802/8803并去除掉8802的分组group: A_Group，8803的分组group: A_Group没有去掉。

8801先发送4条消息到RabbitMq。

先启动8802，无分组属性配置，后台没有打出来消息。

再启动8803，有分组属性配置，后台打出来了MQ上的消息。(消息持久化体现)

有确认的分组可以获取该分组上次未消费完的消息。

Sleuth是什么

为什么会出现这个技术？要解决哪些问题？

在微服务框架中，一个由客户端发起的请求在后端系统中会经过多个不同的的服务节点调用来协同产生最后的请求结果，每一个前段请求都会形成一条复杂的分布式服务调用链路，链路中的任何一环出现高延时或错误都会引起整个请求最后的失败。

是什么

• https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-sleuth
• Spring Cloud Sleuth提供了一套完整的服务跟踪的解决方案
• 在分布式系统中提供追踪解决方案并且兼容支持了zipkin

解决

Sleuth之zipkin搭建安装

1.zipkin

下载

• SpringCloud从F版起已不需要自己构建Zipkin Server了，只需调用jar包即可
• https://dl.bintray.com/openzipkin/maven/io/zipkin/java/zipkin-server/
• zipkin-server-2.12.9-exec.jar

运行jar

java -jar zipkin-server-2.12.9-exec.jar
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运行控制台

http://localhost:9411/zipkin/

术语

完整的调用链路

表示一请求链路，一条链路通过Trace ld唯一标识，Span标识发起的请求信息，各span通过parent id关联起来

—条链路通过Trace ld唯一标识，Span标识发起的请求信息，各span通过parent id关联起来。

整个链路的依赖关系如下：

名词解释

• Trace：类似于树结构的Span集合，表示一条调用链路，存在唯一标识
• span：表示调用链路来源，通俗的理解span就是一次请求信息

Sleuth链路监控展现

2.服务提供者

cloud-provider-payment8001

POM

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zipkinartifactId>
dependency>
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YML

spring:
  application:
    name: cloud-payment-service

  zipkin: #<-------------------------------------关键 
      base-url: http://localhost:9411
  sleuth: #<-------------------------------------关键
    sampler:
    #采样率值介于 0 到 1 之间，1 则表示全部采集
    probability: 1
    
  datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource            # 当前数据源操作类型
    driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver              # mysql驱动包
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/db2019?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
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业务类PaymentController

@RestController
@Slf4j
public class PaymentController {
    
    ...
    
 	@GetMapping("/payment/zipkin")
    public String paymentZipkin() {
        return "hi ,i'am paymentzipkin server fall back，welcome to here, O(∩_∩)O哈哈~";
    }    
}
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3.服务消费者(调用方)

cloue-consumer-order80

POM

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zipkinartifactId>
dependency>
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YML

spring:
    application:
        name: cloud-order-service
    zipkin:
      base-url: http://localhost:9411
    sleuth:
      sampler:
        probability: 1
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业务类OrderController

    // ====================> zipkin+sleuth
    @GetMapping("/consumer/payment/zipkin")
    public String paymentZipkin()
    {
        String result = restTemplate.getForObject("http://localhost:8001"+"/payment/zipkin/", String.class);
        return result;
    }
}
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4.依次启动eureka7001/8001/80 - 80调用8001几次测试下

测试：http://localhost/consumer/payment/zipkin

5.打开浏览器访问: http://localhost:9411