分布式架构网约车平台（DD 打车）后端原型系统设计与实现
三、课程设计目标和要求设计目标：
某互联网网约车平台（DD 打车）业务快速发展，预计一年内注册用户数可达 5000 万，日均订单 800 万，高峰时段每小时 200 万订单。根据这一需求设计一套分布式可伸缩的网约车平台后端原型系统。
主要功能要求：
用户系统：包括普通用户和司机用户的注册、登录、退出等。会员积分：支持按打车里程进行积分，并升级为不同的会员等级。约车服务：司机可以设置开始/结束接单，用户可以发起/取消约车请求。派单服务：系统向距离用户较近的若干司机发送约车信息，司机自行选择接单。（如果实现不了消息推送的话可以简化为前端轮询请求状态更新）订单服务：用户上车后形成订单，用户到达目的地，司机提交费用，用户支付后订单结束，订单信息可查询。评价服务：用户可以查看接单司机的评价，在订单完成后可以对接单司机进行评价。
性能要求：
可以通过扩展部署多台服务器的方式达到预期容量需求% 的用户请求响应时间不超过 1 秒钟
扩展要求：
优化高峰时段车辆不足时的派单策略支持消息推送服务
其它要求：
根据设计方案估算出达到预期性能时需要部署的服务器数量及类型，给出测算过程测试环境：不少于两节点（也可以是虚拟机或 docker）部署，模拟用户请求，进行性能测试。 四、开发环境
开发平台：Windows 10IDE：IDEA 2020.1.1数据库：MySQL 5.7.11 五、需求分析
本项目包含用户登录界面（完成乘客与司机的登录与注册功能），按照的登陆身份的不同，再分为乘客端和司机端两个用户界面。
乘客端：
乘客端包含用户退出登录；查询积分和会员等级；发起约车需求、取消约车、查询正在申请的约车；查询订单和订单处理；查看接单司机的评价，对接单司机进行评价。
司机端：
司机端包含用户退出登录；查询可接单项目、接单或者取消接单。
为了保证该系统是可伸缩的、易部署和易维护的分布式系统，可以采用 Spring Cloud 系列框架。Spring Cloud 利用 Spring Boot 的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，还可以将 Spring Boot 的开发风格做到一键启动和部署。
六、设计 6.1 设计方案需求了解完之后，接下来设计系统架构，首先分配出 3 个服务提供者，account、demand、order。account 提供账户服务：乘客和司机登陆。demand 提供下单服务：用户选择地点、终点形成订单，并按打车里程生成相应的积分order 提供订单服务：查询订单、删除订单、处理订单（当司机接单之后 demand 就变成了 order）。
接下来分配出 1 个服务消费者 client，包括乘客端的前端页面和后台接口、司机端的前端页面和后台接口，乘客/司机直接访问的资源都保存在服务消费者中，然后服务消费者 client 调用 3 个服务提供者 account、demand、order 对应的接口完成业务逻辑，并通过 Feign 完成负载均衡，通过 Hystrix 实现服务降级和限速，达到微服务的自我保护能力。
3 个服务提供者和 1 个服务消费者都需要在注册中心 eureka 完成注册，同时注册配置中心，服务提供者和服务消费者的配置信息保存在配置中心 config。
关系如下图所示：
6.2 部署方案微服务数量众多且相互之间存在复杂的依赖关系，为了使微服务架构能高效、稳定正确运行，可以提炼出些基础组件：
服务注册与发现：当有大量的微服务时，需要个独立的组件来管理服务实例服务调：OpenFeign 声明式 REST 调负载均衡与路由网关：请求到来时,确定有哪个节点进行请求响应，还具备访问控制、日志记录、 服务适配、请求管理等功能服务保护：断路器，服务降级和限速，微服务的自我保护能力
本次实验中整体采用 Spring Cloud 的微服务框架搭建，为了部署此 Spring Cloud 生态，我们采取了以下组件：
Spring Cloud Eureka：Spring Cloud Eureka 是 Spring Cloud Netflix 微服务套件中的一个组件，它基于 Netflix Eureka 做了二次封装，主要负责完成微服务架构中的服务治理功能。Eureka 由多个 instance(服务实例)组成，这些服务实例可以分为两种：Eureka Server 和 Eureka Client。为了便于理解，我们将 Eureka client 再分为 Service Provider 和 Service Consumer。
Eureka Server 提供服务注册和发现
Service Provider 服务提供方，将自身服务注册到 Eureka，从而使服务消费方能够找到 Service Consumer 服务消费方，从 Eureka 获取注册服务列表，从而能够消费服务
Spring Cloud OpenFeign：Spring Cloud OpenFeign 作为 Spring Cloud 的子项目之一，Spring Cloud OpenFeign 以将 OpenFeign 集成到 Spring Boot 应用中的方式，为微服务架构下服务之间的调用提供了解决方案。首先，利用了 OpenFeign 的声明式方式定义 Web 服务客户端；其次还更进一步，通过集成 Ribbon 或 Eureka 实现负载均衡的 HTTP 客户端。Spring Cloud Gateway：网关是系统的唯一对外的入口，介于客户端和服务器端之间的中间层，处理非业务功能提供路由请求、鉴权、监控、缓存、限流等功能。它将"1 对 N"问题转换成了"1 对 1”问题。通过服务路由的功能，可以在对外提供服务时，只暴露网关中配置的调用地址，而调用方就不需要了解后端具体的微服务主机。
gateway 三大核心概念：
Route（路由）：路由是构建网关的基本模块，它由 ID，目标 URI，一系列的断言和过滤器组成，如果断言为 true 则匹配该路由Predicate（断言）：参考的是 java8 的 java.util.function.Predicate 开发人员可以匹配 HTTP 请求中的所有内容（例如请求头或请求参数），如果请求与断言相匹配则进行路由Filter（过滤）：指的是 Spring 框架中 GatewayFilter 的实例，使用过滤器，可以在请求被路由前或者之后对请求进行修改。Spring Cloud Config 将配置信息中央化保存Spring Cloud Netflix-Hystrix：Hystrix 是 Netflix 开源的一款容错框架，具有自我保护能力。
Hystrix 设计目标：
对来自依赖的延迟和故障进行防护和控制——这些依赖通常都是通过网络访问的阻止故障的连锁反应快速失败并迅速恢复回退并优雅降级提供近实时的监控与告警
Hystrix 遵循的设计原则：
防止任何单独的依赖耗尽资源（线程）过载立即切断并快速失败，防止排队尽可能提供回退以保护用户免受故障使用隔离技术（例如隔板，泳道和断路器模式）来限制任何一个依赖的影响通过近实时的指标，监控和告警，确保故障被及时发现通过动态修改配置属性，确保故障及时恢复防止整个依赖客户端执行失败，而不仅仅是网络通信
Hystrix 如何实现这些设计目标？
使用命令模式将所有对外部服务（或依赖关系）的调用包装在 HystrixCommand 或 HystrixObservableCommand 对象中，并将该对象放在单独的线程中执行。每个依赖都维护着一个线程池（或信号量），线程池被耗尽则拒绝请求（而不是让请求排队）。记录请求成功，失败，超时和线程拒绝。服务错误百分比超过了阈值，熔断器开关自动打开，一段时间内停止对该服务的所有请求。请求失败，被拒绝，超时或熔断时执行降级逻辑。近实时地监控指标和配置的修改。 6.3 服务器数量估算
Tomcat 默认配置最大请求数 150
SpringBoot 内置 Tomcat 服务器
要达到 QpS555，那就需要 4 个 Tomcat，至少 4 个微服务
项目模块主要有：account（乘客/司机账户信息）、client（客户端）、common（存放各个实体类）、config（配置中心）、demand（用户需求模块）、erurka（服务注册与发现中心）、gateway（网关）、order（订单模块）
7.1 搭建服务注册中心（eureka）创建一个基础的 SpringBoot 工程，命名为 eureka，并在 pom.xml 中引入相关依赖
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
application.yml 配置如下，在默认配置下，该服务注册中心也会将自己作为客户端来尝试注册它自己，所以我们可以选择禁用它的客户端注册行为，即 eureka.client.register-with-eureka: false。由于注册中心的职责就是维护服务实例，它并不需要去检索服务，所以 eureka.client.fetch-registry 也设置为 false。
server:port: 8761eureka:client:service-url:defaultZone:http://localhost:8761/eureka/ # 注册中心的访问地址register-with-eureka:falsefetch-registry:false
EurekaApplication.java 使用@EnableEurekaServer 将项目声明为 Spring Cloud 中的注册中心
package com.bigbone.eureka;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;@SpringBootApplication@EnableEurekaServerpublic class EurekaApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args); }}
在完成如上配置后，启动工程，访问 http://localhost:8761/ ,显示 eureka 注册中心面板如下
7.2 注册服务提供者（client）完成了注册中心的搭建，尝试将一个 SpringBoot 应用注册到 eureka 的服务治理体系中去，搭建一个 SpringBoot 应用并加入如下依赖 pom.xml：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
client 端配置文件如下：
spring:application:name:clientprofiles:active:devcloud:config:uri:http://localhost:8762fail-fast:truefeign:hystrix:enabled:true
7.3 统一配置中心（config）创建一个 SpringBoot 应用，pom.xml 依赖和 client 相同，同样将自己作为一个客户端服务，也是要注册到 eureka 中去的，application.yml 配置文件如下。
server:port: 8762spring:application:name:ConfigServerprofiles:active:nativecloud:config:server:native:search-locations:classpath:/commonseureka:client:service-url:defaultZone:http://localhost:8761/eureka/instance:instance-id:config-8762prefer-ip-address:true
配置文件：
account-dev.ymlserver:port: 9905spring:application:name:accountdatasource:username:rootpassword: 123456url:jdbc:mysql://localhost:3306/onlinetaxi?serverTimezone=Asia/Shanghai&useSSL=true&useUnicode=true&characterEncoding=utf8driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource eureka: client: service-url: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ instance: instance-id: account-9905 prefer-ip-address: true# mybatis:# mapper-locations: classpath:/mapping;;;;;;CREATE DATAbase `onlinetaxi` ;USE `onlinetaxi`;DROP TABLE IF EXISTS `t_comment`;CREATE TABLE `t_comment` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(20) DEFAULT NULL, `content` varchar(100) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8;insert into `t_comment`(`id`,`name`,`content`) values (1,'driver','nice'),(2,'driver','a little expensive'),(3,'driver','very nice!'),(4,'driver','good!'),(5,'driver','cheap');DROP TABLE IF EXISTS `t_demand`;CREATE TABLE `t_demand` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `departure` varchar(20) DEFAULT NULL, `destination` varchar(20) DEFAULT NULL, `name` varchar(20) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=17 DEFAULT CHARSET=utf8;insert into `t_demand`(`id`,`departure`,`destination`,`name`) values (16,'A2','A8','passenger1');DROP TABLE IF EXISTS `t_driver`;CREATE TABLE `t_driver` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(11) DEFAULT NULL, `password` varchar(11) DEFAULT NULL, `address` varchar(20) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8;insert into `t_driver`(`id`,`username`,`password`,`address`) values (3,'driver','123456','A1'),(4,'driver1','123456','A2');DROP TABLE IF EXISTS `t_order`;CREATE TABLE `t_order` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `departure` varchar(20) DEFAULT NULL, `destination` varchar(20) DEFAULT NULL, `state` int(11) DEFAULT NULL, `passenger` varchar(20) DEFAULT NULL, `driver` varchar(20) DEFAULT NULL, `price` int(5) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=12 DEFAULT CHARSET=dec8;insert into `t_order`(`id`,`departure`,`destination`,`state`,`passenger`,`driver`,`price`) values (6,'A1','B1',1,'passenger','driver',16),(8,'A1','F1',1,'passenger','driver',80),(10,'A1','A9',1,'passenger','driver',8),(11,'A1','A3',1,'passenger','driver',2);DROP TABLE IF EXISTS `t_passenger`;CREATE TABLE `t_passenger` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(11) DEFAULT NULL, `password` varchar(11) DEFAULT NULL, `address` varchar(20) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8;insert into `t_passenger`(`id`,`username`,`password`,`address`) values (1,'passenger','123456','A1'),(2,'passenger1','123456','A2');;;;;
八、测试报告 8.1 测试环境测试平台：Windows 10测试 IDE：IDEA 2020.1.1数据库：MySQL 8.0压力测试工具：Apache Jmeter 5.4.1 8.2 功能测试情况
打开项目路径下的 onlineTaxi.sql 文件，完成数据库的连接与建库建表
优先启动 EurekaApplication，再依次启动完剩余的 Application
如图，所有的微服务程序都已启动
在浏览器访问 localhost:8761，即可查看在 Eureka 上注册并正在运行的实例
访问 localhost:9903 即可进入客户端界面可以选择已乘客身份或者司机身份登录，又或者注册一个账户
数据库中已经存储有相应的账户，可直接测试使用
乘客端登录
司机端登录
开始测试约车乘客端输入目的地开始约车
司机端可以收到约车请求，可以进行接单操作。
司机确认接单
司机接单成功，生成订单信息并按照距离计算费用
乘客可以在订单处理页面查看订单，并缴费
缴费完成之后会自动切换到评价页面，乘客可以输入司机名称和评价内容
查看评价
用户右上角可以退出登录和查看当前积分等级 8.3 性能测试情况
ThreadGroup(线程组)
通过线程组添加运行的线程。通俗的讲一个线程组，可以看做一个虚拟用户组，线程组中的每个线程都可以理解为一个虚拟用户。线程组中包含的线程数量在测试执行过程中是不会发生改变的。
线程数：这里选择 600
Ramp-Up Period：单位是秒，默认时间是 1 秒。它指定了启动所有线程所花费的时间，比如，当前的设定表示“在 1 秒内启动 600 个线程，每个线程的间隔时间为 0.00167 秒”。（如果设置为 0，就是并发执行）
循环次数：选择 600，表示每个线程执行 600 次请求。
本次测试我们设置了 600 个线程，循环 600 次，相当于模拟了 600 个用户访问，总的访问次数达到了 360000 次。
结果报告：
Label：取样器类型，本次取样是 HTTP Request
# Samples：取样次数，本次测试共取样370000次
Average：平均响应时间，425ms
Median：响应时间的中位数，431ms
%Line：90%用户的响应时间，559ms%Line：95%用户的响应时间，614ms%Line：99%用户的响应时间，792ms
Min：最小响应时间，3ms
Maximum：最大响应时间，1928ms
Error%：执行错误的统计信息，0.00%
Throughput：吞吐量，997.5/secReceived：服务器端接收数据的速度，2841.03 KB/secSent：客户端发送数据的速度，268.84 KB/sec 九、课程设计总结 9.1 设计过程中遇到或存在的主要问题及解决方案
问题一：
在 MySQL8.0 之后的版本，会遇到数据库时区问题，需要将手动将 serverTimezone 改成 GMT，MySQL8.0 之前的版本无此问题，开发环境与测试环境不匹配带来的问题。
问题二：
bootstrap.yml 报错
该配置文件的加载顺序优于 application.yml，IDEA 报错是因为 2020.03 的 SpringCloud 默认配置去掉了 bootstrap，因此要导入 bootstrap 的 maven。
9.2 改进建议随着时间和业务的发展，数据库中的数据量增长是不可控的，库和表中的数据会越来越大，随之带来的是更高的磁盘、IO、系统开销，甚至性能上的瓶颈，而一台服务的资源终究是有限的，因此需要对数据库和表进行拆分，从而更好的提供数据服务。
本组在数据库设计方面，把所有的表都放到了一个数据库中，这不符合分布式系统的特点，应该进行分库，将表分配到相应的库中，建立外键进行关联，这样每个微服务查询对应的数据库，而不是所有的微服务都查询一个数据库。对于多个司机同时接一个订单的问题考虑不周，本组对于接单问题只是简单的对数据库进行增删改查，当多个司机同时接单时，可能会导致数据库的错误，应该引入事务来保证数据库的正确性，提高系统的安全。
9.3 体会/收获通过这次 Web 后端设计，对于用 SpringCloud 技术实现微服务架构有了更深的了解。通过写代码实现 SpringCloud 技术，对于 Eureka 实现服务注册与发现，Hystrix 实现请求熔断和服务降级，OpenFeign 实现服务调用，Gateway 实现负载均衡，配置中心实现对微服务进行集中化配置有了一定的认识，也对于大型服务器如何实现分布式架构有了更深的体会。
本次 Web 后端的开发，用到了许多新的架构、新的技术，从的Web 开发到 Spring Cloud，看到了 Web 技术的快速发展，就本次 Spring Cloud 开发而言，Spring Cloud 提供的生态组件就十分丰富且多样化，参考资料也及其丰富，这对我们本次实验有巨大的帮助。得益于 Spring Cloud 的开发便利性，简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，做到了一站式部署服务，我们才得以高效而精准的完成实验。