Microservicios distribuidos con Eureka

En esta clase hablare de como crear microservicios distribuidos en Spring Boot utilizando las facilidades que nos da el paquete Spring Cloud NetFlix.

Cualquier microservicio debe poder localizar las diferentes instancias de otro servicio del que dependa sin tener sus direcciones definidas en el código.

En el caso de que un microservicio deba acceder a otro lo ideal seria que de alguna manera pudiera saber en que direcciones esta las instancias de ese otro microservicio funcionando, pues lo más común es que se levanten diferentes instancias dependiendo de la carga.

Para ello en Spring se utiliza Eureka Server del paquete Spring Cloud NetFlix. Utilizando este paquete además de Ribbon y Feign conseguiremos que nuestra aplicación sea capaz de encontrar las diferentes instancias de un microservicio y balancear las peticiones de tal manera que se reparta la carga.

En este articulo voy a explicar como crear un servicio que al que llamaremos para solicitar la capital de un país. Este servicio a su vez llamara a otro servicio para localizar los datos solicitados, pues el solo será un punto de entrada.

Los programas utilizados serán estos:

Proyecto: capitals-service Puerto:: 8100
Proyecto: countries-service Puerto:: 8000 y 8001
proyecto: eureka-server Puerto: 8761

El proyecto ‘countries-service‘ será el que tenga la base de datos con los datos de los diferentes países. Se lanzaran dos instancias del mismo servicio para que podamos comprobar como ‘capitals-service‘ hace una llamada a una instancia y luego, balanceando la carga.

El código de ejemplo de este articulo esta en GitHub.

Creando un servidor Eureka

Lo primero que necesitamos es tener un lugar donde todos los microservicios se registren cuando se inicialicen. Ese servicio es el que a su vez se consultara cuando queramos localizar las diferentes instancias. En esta ejemplo vamos a utilizar Eureka Server el cual es muy fácil de crear.

Para ello crearemos un nuevo proyecto Spring Boot con tan solo el Starter Eureka Server.

En este proyecto cambiaremos el fichero application.properties para que incluya las siguientes líneas:

Es decir especificamos el nombre del programa con la línea spring.application.name . El puerto en el que estará escuchando el servicio con server.port. Y lo más importante, pues los anteriores valores son opcionales, los parámetros del servidor Eureka.

eureka.client.register-with-eureka=false para que el servidor no se intente registrar a si mismo.
eureka.client.fetch-registry=false con este parámetro especificamos a los clientes que no se guarden en su cache local las direcciones de los diferentes instancias. Esto es para que consulte al servidor Eureka cada vez que necesite acceder a un servicio. En producción a menudo se pone a true para agilizar las peticiones. Comentar que esa cache se actualiza cada 30 segundos por defecto.

Ahora en nuestra clase principal, por donde entra Spring Boot deberemos poner las anotación EnableEurekaServer:

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class NetflixEurekaNamingServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NetflixEurekaNamingServerApplication.class, args);
    }
}

¡Y ya esta listo!. Nuestro servidor Eureka esta creado. Para ver su estado podemos usar nuestro navegador preferido y navegar a: http://localhost:8761/ para ver las aplicaciones que se han registrado. Como se ve en la captura de pantalla todavía no hay ninguna.

En la misma pantalla se muestra el estado del servidor. Observar que lo normal es que tengamos varios servidores Eureka levantados. En nuestro ejemplo solo levantaremos uno, aunque eso nos será lo normal en producción.

2. Microservicio ‘countries-service’

Ahora que tenemos nuestro servidor vamos a crear nuestro primer cliente. Para ello crearemos otro proyecto de Spring Boot con los siguientes starters

Eureka Discovery
Web
Lombok
H2
JPA

Como he comentado anteriormente, este microservicio es el que va a tener la base de datos y el que será consultado por ‘capitales-service’ para buscar las capitales de un país.

Lo destacable de este proyecto esta en el fichero application.properties de Spring Boot

Como se puede ver, con el paramero eureka.client.service-url.default-zone especificamos donde esta el servidor Eureka. Spring Boot automáticamente al ver que tiene el paquete Eureka Discovery disponible intentara registrarse en su correspondiente servidor.

Para poder lanzar con Eclipse la segunda instancia de la aplicación paises-service en el puerto 8001, deberemos ir a la opción Run Configurations en el menú Runy copiar la que Eclipse habra creado de countries-service una vez hayamos ejecutado la aplicación por primera vez. En la pestaña Arguments deberemos añadir el parámetro --server.port=8001

En la siguiente captura de pantalla se puede ver como si lanzamos dos instancias de este programa, una en el puerto 8000 y otra en el puerto 8001, en Eureka Server podemos ver como se han registrado las diferentes instancias. El nombre que se han registrado y por el que el se podrán buscar es el nombre de la aplicación como se ha declarado en la variable spring.application.name del fichero application.properties

Así vemos que la aplicación COUNTRIES-SERVICEtiene dos instancias, levantadas ambas en el host port-chuchiuna en el puerto 8000 y otra en el puerto 8001.

Mi ordenador se llama port-chuchi

Esta sencilla aplicación usara H2 para la persistencia de datos teniendo una simple tabla llamada countriescon los datos de los países, a la que accederemos por JPA. La estructura de la tabla esta definida en com.profesorp.countriesservice.entities.Countries.java

En la clase CapitalsServiceControllerse definen los siguientes puntos de entrada.

Petición GET. /{country}

Recibe: Código de Pais. (‘es’,’eu’,’en’….)
Devolverá un objeto CapitalsBean

Petición GET. /time/{time}

Establece el tiempo que la entrada /{country} realizara una pausa antes de devolver el resultado.

3. Microservicio ‘capitals-service’

Este servicio es el que llamara al anterior para solicitar todos los datos de un país, pero mostrara solo la capital, el puerto del servicio al que realizo la llamada y el nombre del país.

Necesitaremos tener los siguientes starters

Eureka Discovery
Feign
Lombok
Web

En primer lugar, como en el anterior servicio, en el fichero application.propertiestendremos el siguiente contenido:

Es decir, definimos el nombre de la aplicación, después especificamos donde esta el servidor Eureka donde nos debemos registrar y por fin el puerto donde escuchara el programa.

Utilizando RestTemplate.

Para realizar una petición RESTFUL a countries-service la forma más simple seria usar la clase RestTemplatedel paquete org.springframework.web.client.

@GetMapping("/template/{country}")
public CapitalsBean getCountryUsingRestTemplate(@PathVariable String country) { 
    Map<String, String> uriVariables = new HashMap<>();
    uriVariables.put("country", country);               
    ResponseEntity<CapitalsBean> responseEntity = new RestTemplate().getForEntity(
            "http://localhost:8000/{country}", 
            CapitalsBean.class, 
            uriVariables );     
    CapitalsBean response = responseEntity.getBody();       
    return response;
}

Como se ve, simplemente, metemos en un hashmap las variables que vamos a pasar en la petición, que en este caso es solo el parámetro pais, para después realizar crear un objeto ResponseEntity llamando a la función estáticaRestTemplate.getForEntity() pasando como parámetros, la URL que deseamos llamar, la clase donde debe dejar la respuesta de la petición REST y las variables pasadas en la petición.

Después, capturamos el objeto CapitalsBeanque tendremos en el Body del objeto ResponseEntity.

Pero usando este método tenemos el problema de que debemos tener definido en nuestro programa las URLs donde están las diferentes instancias del microservicio al que llamamos, además como se ve, tenemos que escribir mucho código para hacer una simple llamada.

Petición FEIGN simple

Una manera más elegante de hacer esa llamada seria utilizando Feign. Feign es una herramienta de Spring que nos permite realizar llamadas usando funciones declarativas.

Para utilizar Feign debemos incluir la etiqueta @EnableFeignClients en nuestra clase principal. En nuestro ejemplo la ponemos en la clase CapitalsServiceApplication

@SpringBootApplication
@EnableFeignClients("com.profesorp.capitalsservice")
public class CapitalsServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CapitalsServiceApplication.class, args);
    }
}

Si no pasamos ningún parámetro a la etiqueta @EnableFeignClients buscara clientes Feign en nuestro paquete principal, si le ponemos un valor solo buscara clientes en el paquete mandado. Así en el ejemplo solo buscaría en el paquete com.profesorp.capitalsservice

Ahora definimos el cliente Feing con el interface CapitalsServiceProxy

@FeignClient(name="simpleFeign",url="http://localhost:8000/")
public interface CapitalsServiceProxySimple {   
    @GetMapping("/{country}")
    public CapitalsBean getCountry(@PathVariable("country") String country);
}

Lo primero es etiquetar la clase con @FeignClient especificando la URL donde esta el servidor REST que queremos llamar. Prestar atención al hecho de que ponemos la dirección base, en este caso solo el nombre del host y su puerto localhost:8000. El parámetro namedebe ser puesto pero no es importante su contenido.

Después definiremos las diferentes entradas que queremos tener disponibles. En nuestro caso solo hay una definida, pero podríamos incluir la llamada a /time/{time} .

@Autowired
private CapitalsServiceProxySimple simpleProxy;
@GetMapping("/feign/{country}")
public CapitalsBean getCountryUsingFeign(@PathVariable String country) {
    CapitalsBean response = simpleProxy.getCountry(country);        
    return response;
}

Usamos el inyector de dependencias de Spring para crear un objeto CapitalsServiceProxySimple y después simplemente llamamos a la función getCountry()del interface.

Mucho más limpio, ¿verdad?. Suponiendo que nuestro servidor REST tuviera muchos puntos de entrada nos ahorraríamos muchísimo de teclear, además de tener un código mucho más limpio.

Pero aún tenemos el problema de que la dirección del servidor RESTFUL esta escrita en nuestro código lo cual nos hace imposible poder llegar a las diferentes instancias del mismo servicio y nuestro microservicio no será verdaderamente escalable.

Petición FEIGN usando el servidor Eureka

Para resolver el problema en vez de poner la dirección del servidor, pondremos el nombre de la aplicación y Spring Boot se encargara de llamar el servidor Eureka, pidiéndole la dirección donde esta ese servicio .

Para ello crearíamos un interface Feign de esta manera

@FeignClient(name="countries-service")
public interface CapitalsServiceProxy {
    @GetMapping("/{country}")
    public CapitalsBean getCountry(@PathVariable("country") String country);
}

Como se puede ver aquí no especificamos la dirección del servicio, simplemente ponemos el nombre. En este caso countries-service que es como esta registrada la aplicación en el servidor Eureka.

Ahora cada petición que se haga ira balanceándose de una instancia a otra. De tal manera que la primera petición ira a la del puerto 8000 y la siguiente a la del puerto 8001.

De esta manera nuestra aplicación ya utilizara todas las instancias del servicio automáticamente.

Configurando RIBBON

El paquete Feign usa el paquete Ribbon por debajo y realmente es este es el que se encarga de balancear las peticiones. Por defecto Ribbon usara la regla RoundRobinRule. Con esta regla escogerá secuencialmente cada uno de las instancias que Eureka le muestre levantadas, sin tener en cuenta el tiempo que a cada instancia le cuesta responder.

Si deseamos que use alguna de las otras tres disponibles por defecto o incluso una regla que nosotros definamos deberemos crear una clase de configuración para Ribbon, como la siguiente:

En la función ribbonRule()devolveremos el objeto WeightedResponseTimeRule si queremos que la lógica de balanceo tenga en cuenta el tiempo de respuesta de cada instancia.

Ahora, para especificar que queremos usar esta clase para configurar Ribbon añadiremos la etiqueta

@RibbonClient(name="countries-service", configuration = RibbonConfiguration.class)en nuestra clase CapitalsServiceApplication

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import com.netflix.loadbalancer.IPing;
import com.netflix.loadbalancer.IRule;
import com.netflix.loadbalancer.NoOpPing;
import com.netflix.loadbalancer.WeightedResponseTimeRule;
public class RibbonConfiguration {
     @Bean
     public IPing ribbonPing() {
            return new NoOpPing();
     }   
     @Bean  
     public IRule ribbonRule() {
            return new WeightedResponseTimeRule();
     }
}

Para comprobar como funciona el balanceo por peso, estableceremos una pausa de 10 milisegundos al servidor del puerto 8001 y una de 300 al servidor del puerto 8000, usando la llamada a /time/{time} del servicio countries-service

Suponiendo que estamos trabajando en Linux, usando Bash haremos 100 peticiones.

Al cabo de un tiempo podremos ver las peticiones que se han realizado a cada puerto llamando a http://localhost:8100/puertos

Como se puede ver hay muchas más peticiones al puerto 8001 que al puerto 8000, lo cual es normal teniendo en cuenta que el puerto 8000 tiene un retraso de 300 milisegundos, mientras que el 8001 solo de 10.

Para terminar este articulo comentar que Ribbon se puede usar sin tener Feign, utilizando directamente RestTemplate pero el estudio de ese caso lo dejare para otra ocasión.

Mencionar, además que para realizar pruebas de balanceo he utilizado Docker por lo cual en el código fuente de GitHub, veremos que en el fichero application.propertiesdel proyecto countries-service están estas líneas:

En vez de las mostradas anteriormente. Esto esta puesto así para poder definir dinámicamente cuando se lanza el contenedor docker , con la variable de entorno SERVER_PORT el puerto donde debe escuchar cada instancia.

Gracias por leer este articulo y hasta la próxima lección 😉