Spring Cloud微服务架构介绍(微服务)

作者:xinwang_m@163.com
发布时间: 2020-07-22 10:34:54 (5年前)
关键词: Spring Cloud
摘要:

                              
                                     Spring Cloud的目标是为Spring开发人员提供一套易于使用的工具来构建分布式系统。它主要通过包装其他实现堆栈，从Netflix OSS堆栈开始。然后，这些堆栈将通过基于注释的配置，Java配置和基于模板的编程的熟悉工具进行消耗。我们来看几个Spring Cloud的组件。

<h1><a href="#spring-cloud微服务架构介绍" name="spring-cloud微服务架构介绍">Spring Cloud微服务架构介绍</a></h1>　　Spring Cloud的目标是为Spring开发人员提供一套易于使用的工具来构建分布式系统。它主要通过包装其他实现堆栈，从Netflix OSS堆栈开始。然后，这些堆栈将通过基于注释的配置，Java配置和基于模板的编程的熟悉工具进行消耗。我们来看几个Spring Cloud的组件。<h2><a href="#spring-cloud配置服务器" name="spring-cloud配置服务器">Spring Cloud配置服务器</a></h2>Spring Cloud Config Server(配置服务器)提供了可水平扩展的集中式配置服务。它使用可插拔存储库层作为其数据存储，当前支持本地存储，Git和Subversion。通过利用版本控制系统作为配置存储，开发人员可以轻松地对配置更改进行版本化和审核。 ![](/user/files/75TcYi3Yz-gfPbIXr2jsAQgUkMCidM9qj6kfelDOFlI.png)配置表示为Java属性或YAML文件。Config Server将这些文件合并到环境对象中，将对Spring属性和配置文件的理解模型呈现为REST API。这个REST API可以直接由任何应用程序查询来获取配置数据，但可以将智能客户端绑定添加到 Spring Boot 应用程序中，这些应用程序将自动协调任何本地配置与配置服务器接收的配置。<h2><a href="#spring-cloud总线" name="spring-cloud总线">Spring Cloud总线</a></h2>Spring Cloud Config Server是一种强大的机制，用于在一组应用程序实例中一致地分发配置。然而，就目前而言，我们目前仅限于在应用程序启动时更新此类配置。将属性的新值推送到Git后，我们需要手动重新启动每个应用程序流程以获取新值。我们想要的是在不重新启动的情况下刷新应用程序配置的功能。 ![](/user/files/-LiTVED60XYoSNpPpOF-55iCjh6d_BempJEWZao64UY.png)Spring Cloud Bus为您的应用程序实例添加一个管理背板。它目前被实现为客户端绑定到一组AMQP交换和队列，但这个后端也被设计为可插拔。Cloud Bus为您的应用程序添加了更多的管理端点。在图中，我们看到上POST到App A的/bus/refresh端点的一个请求，由此获得Git的greeting属性新值。此请求触发三个事件：1.App A从配置服务器请求最新的配置。 使用@RefreshScope注释的任何Spring Bean 将重新初始化到新配置。2.应用程序A向AMQP交换机发送消息，指示它已经接收到刷新事件。3.通过聆听适当的AMQP队列参与Cloud Bus的应用程序B和C以与App A相同的方式接收消息并更新其配置。现在我们可以刷新应用程序的配置而无需重新启动。<h2><a href="#spring-cloud-netflix" name="spring-cloud-netflix">Spring Cloud Netflix</a></h2>Spring Cloud Netflix提供了几个Netflix组件的封装：Eureka，Ribbon，Hystrix和Zuul。下面依次讨论这些。Eureka是一个有弹性的服务注册表实现。服务注册表是用于服务发现的一种机制Spring Cloud Netflix通过简单地将spring-cloud-starter-eureka-server依赖关系添加到Spring Boot应用程序，然后用@EnableEurekaServer来标注该应用程序的配置类. ![](/user/files/efJxx-uY4bW4rWgZYZ1oPn0gszb6e27wSx3jhz65ENU.png)应用程序可以通过添加spring-cloud-starter-eureka依赖关系并注释@EnableDiscoveryClient其配置类来参与服务发现。此注释提供了将DiscoveryClient正确配置的实例注入任何Spring Bean的功能。 DiscoveryClient是服务发现的抽象，在这种情况下恰好是通过Eureka实现的，但也可以提供与其他候选技术栈（如Consul）的集成。 DiscoveryClient 能够提供位置信息（例如网络地址），并提供根据服务逻辑标识符在Eureka注册服务实例的其它元数据。Eureka提供的负载平衡算法只限于轮循。 Ribbon提供了一个复杂的客户端IPC库，具有可配置的负载平衡和容错能力。可以从Eureka服务器获取的动态服务器列表导出轮询列表。Spring Cloud Netflix通过向Spring Boot添加spring-cloud-starter-ribbonSpring添加依赖关系来提供轮询Ribbon的集成。这个额外的库也提供了将LoadBalancerClient正确配置的实例注入任何Spring Bean的能力，这将使客户端获得负载平衡（图4）。 ![](/user/files/19P_ZNjeMjE-F5GZ_7OMzd9hOp-C_i_wunFWSpbtu3Y.png)除了其他任务之外，使用Ribbon还可以实现额外的负载平衡算法，例如可用性过滤，加权响应时间和可用性区域密切关系。Spring Cloud Netflix将通过自动创建一个RestTemplate的可以注入到任何Spring Bean中的Ribbon增强实例进一步增强Spring开发人员对Ribbon的使用。开发人员可以简单地将提供URL中的逻辑服务名称传递给RestTemplate： @Autowired @LoadBalanced private RestTemplate restTemplate;@RequestMapping(“/”) public String consume() { ProducerResponse response = restTemplate.getForObject(“<a href="http://producer"">http://producer"</a>, ProducerResponse.class); return String.format(”{"value": %s}", response.getValue()); }Hystrix 为分布式系统提供了常见的容错模式的实现（如断路器 和隔板）。断路器通常被实现为状态机，其示例在图5中找到。 ![](/user/files/5LcURtwLI93mbaHrCwDulyUxeJHwEKKPZaIdKD3A3z8.png)断路器可以放置在服务和其远程依赖之间。如果电路关闭，则对依赖关系的调用正常通过。如果呼叫失败，则计算该失败。如果故障次数在可配置的时间段内达到阈值，则电路跳闸以打开。在打开状态下，调用不再发送到依赖项，并且生成的行为是可自定义的（抛出异常，返回伪数据，调用不同的依赖关系等）。定期地，状态机将转换到“半开”状态，以确定依赖关系是否再次健康。在这种状态下，请求再次通过。如果请求成功，机器将返回到关闭状态。如果请求失败，机器将转回到打开状态。Spring Cloud应用程序可以通过添加spring-cloud-starter-hystrix 依赖关系并注释@EnableCircuitBreaker其配置类来利用Hystrix。然后，您可以通过以下方式对任何Spring Bean方法用@HystrixCommand添加断路器： @HystrixCommand(fallbackMethod = “getProducerFallback”) public ProducerResponse getValue() { return restTemplate.getForObject("<a href="http://producer"">http://producer"</a>, ProducerResponse.class); }此示例指定一个名为getProducerFallback的后备方法。当断路器处于断开状态时，这种方法将被用来代替getValue： private ProducerResponse getProducerFallback() { return new ProducerResponse(42); }除了提供状态机行为外，Hystrix还会从每个断路器发出一个指标流，提供重要的遥测，如请求测量，响应时间直方图以及成功，失败和短路请求的数量（图6）。 ![](/user/files/n9KpN0s-QPUGYfIuL79mGZQqYw4LiVu4U0RVq5upYy0.png)Zuul处理Netflix边缘服务的所有传入请求。它与其他Netflix组件（如Ribbon和Hystrix）结合使用，为Netflix服务提供灵活而有弹性的路由选择层。Netflix使用动态加载到Zuul中的过滤器执行以下功能：1.身份验证和安全性： 识别每个资源的身份验证要求，并拒绝不满足他们的请求。2.洞察和监控： 跟踪边缘的有意义的数据和统计数据，以便我们准确地了解生产情况。3.动态路由： 根据需要将请求动态路由到不同的后端集群。4.压力测试： 逐渐增加到集群的流量，以衡量性能。5.卸载： 为每种类型的请求分配容量并删除超过限制的请求。6.静态响应处理： 直接在边缘构建一些响应，而不是将它们转发到内部集群。7.多区域弹性： 跨AWS地区的路由请求，以使我们的ELB使用多样化，并使我们的边缘更接近我们的成员。此外， Netflix利用Zuul的功能,通过canary 版本执行外部路由和压力测试。对于一个UI应用程序想要代理对一个或多个后端服务的呼叫等非常常见的用例，Spring Cloud已经创建了一个嵌入式的Zuul代理，以简化开发。该功能便于用户前端对其所需的后端服务进行代理，避免了对所有后端单独管理CORS（跨原始资源共享）和身份验证问题的需求。Zuul代理是API网关模式的一个重要应用（图7）![](/user/files/ZsRl9QmYk90_eWVvyRssKYI-iAUEL8hQfX-2VitvYqs.png)Spring Cloud增强了嵌入式Zuul代理，提供文件上传的自动处理功能，并且通过添加Spring Cloud Security可以轻松提供OAuth2 SSO，以及向下游服务提供令牌继承。Zuul使用Ribbon作为其客户端和所有出站请求的负载均衡器。Ribbon的动态服务器列表通常由Eureka导入，但Spring Cloud能够从其他来源导入。,# Spring Cloud微服务架构介绍 　　Spring Cloud的目标是为Spring开发人员提供一套易于使用的工具来构建分布式系统。它主要通过包装其他实现堆栈，从Netflix OSS堆栈开始。然后，这些堆栈将通过基于注释的配置，Java配置和基于模板的编程的熟悉工具进行消耗。我们来看几个Spring Cloud的组件。<h2><a href="#spring-cloud配置服务器" name="spring-cloud配置服务器">Spring Cloud配置服务器</a></h2>Spring Cloud Config Server(配置服务器)提供了可水平扩展的集中式配置服务。它使用可插拔存储库层作为其数据存储，当前支持本地存储，Git和Subversion。通过利用版本控制系统作为配置存储，开发人员可以轻松地对配置更改进行版本化和审核。 ![](/user/files/75TcYi3Yz-gfPbIXr2jsAQgUkMCidM9qj6kfelDOFlI.png)配置表示为Java属性或YAML文件。Config Server将这些文件合并到环境对象中，将对Spring属性和配置文件的理解模型呈现为REST API。这个REST API可以直接由任何应用程序查询来获取配置数据，但可以将智能客户端绑定添加到 Spring Boot 应用程序中，这些应用程序将自动协调任何本地配置与配置服务器接收的配置。<h2><a href="#spring-cloud总线" name="spring-cloud总线">Spring Cloud总线</a></h2>Spring Cloud Config Server是一种强大的机制，用于在一组应用程序实例中一致地分发配置。然而，就目前而言，我们目前仅限于在应用程序启动时更新此类配置。将属性的新值推送到Git后，我们需要手动重新启动每个应用程序流程以获取新值。我们想要的是在不重新启动的情况下刷新应用程序配置的功能。 ![](/user/files/-LiTVED60XYoSNpPpOF-55iCjh6d_BempJEWZao64UY.png)Spring Cloud Bus为您的应用程序实例添加一个管理背板。它目前被实现为客户端绑定到一组AMQP交换和队列，但这个后端也被设计为可插拔。Cloud Bus为您的应用程序添加了更多的管理端点。在图中，我们看到上POST到App A的/bus/refresh端点的一个请求，由此获得Git的greeting属性新值。此请求触发三个事件：1.App A从配置服务器请求最新的配置。 使用@RefreshScope注释的任何Spring Bean 将重新初始化到新配置。2.应用程序A向AMQP交换机发送消息，指示它已经接收到刷新事件。3.通过聆听适当的AMQP队列参与Cloud Bus的应用程序B和C以与App A相同的方式接收消息并更新其配置。现在我们可以刷新应用程序的配置而无需重新启动。<h2><a href="#spring-cloud-netflix" name="spring-cloud-netflix">Spring Cloud Netflix</a></h2>Spring Cloud Netflix提供了几个Netflix组件的封装：Eureka，Ribbon，Hystrix和Zuul。下面依次讨论这些。Eureka是一个有弹性的服务注册表实现。服务注册表是用于服务发现的一种机制Spring Cloud Netflix通过简单地将spring-cloud-starter-eureka-server依赖关系添加到Spring Boot应用程序，然后用@EnableEurekaServer来标注该应用程序的配置类. ![](/user/files/efJxx-uY4bW4rWgZYZ1oPn0gszb6e27wSx3jhz65ENU.png)应用程序可以通过添加spring-cloud-starter-eureka依赖关系并注释@EnableDiscoveryClient其配置类来参与服务发现。此注释提供了将DiscoveryClient正确配置的实例注入任何Spring Bean的功能。 DiscoveryClient是服务发现的抽象，在这种情况下恰好是通过Eureka实现的，但也可以提供与其他候选技术栈（如Consul）的集成。 DiscoveryClient 能够提供位置信息（例如网络地址），并提供根据服务逻辑标识符在Eureka注册服务实例的其它元数据。Eureka提供的负载平衡算法只限于轮循。 Ribbon提供了一个复杂的客户端IPC库，具有可配置的负载平衡和容错能力。可以从Eureka服务器获取的动态服务器列表导出轮询列表。Spring Cloud Netflix通过向Spring Boot添加spring-cloud-starter-ribbonSpring添加依赖关系来提供轮询Ribbon的集成。这个额外的库也提供了将LoadBalancerClient正确配置的实例注入任何Spring Bean的能力，这将使客户端获得负载平衡（图4）。 ![](/user/files/19P_ZNjeMjE-F5GZ_7OMzd9hOp-C_i_wunFWSpbtu3Y.png)除了其他任务之外，使用Ribbon还可以实现额外的负载平衡算法，例如可用性过滤，加权响应时间和可用性区域密切关系。Spring Cloud Netflix将通过自动创建一个RestTemplate的可以注入到任何Spring Bean中的Ribbon增强实例进一步增强Spring开发人员对Ribbon的使用。开发人员可以简单地将提供URL中的逻辑服务名称传递给RestTemplate： @Autowired @LoadBalanced private RestTemplate restTemplate;@RequestMapping(“/”) public String consume() { ProducerResponse response = restTemplate.getForObject(“<a href="http://producer"">http://producer"</a>, ProducerResponse.class); return String.format(”{"value": %s}", response.getValue()); }Hystrix 为分布式系统提供了常见的容错模式的实现（如断路器 和隔板）。断路器通常被实现为状态机，其示例在图5中找到。 ![](/user/files/5LcURtwLI93mbaHrCwDulyUxeJHwEKKPZaIdKD3A3z8.png)断路器可以放置在服务和其远程依赖之间。如果电路关闭，则对依赖关系的调用正常通过。如果呼叫失败，则计算该失败。如果故障次数在可配置的时间段内达到阈值，则电路跳闸以打开。在打开状态下，调用不再发送到依赖项，并且生成的行为是可自定义的（抛出异常，返回伪数据，调用不同的依赖关系等）。定期地，状态机将转换到“半开”状态，以确定依赖关系是否再次健康。在这种状态下，请求再次通过。如果请求成功，机器将返回到关闭状态。如果请求失败，机器将转回到打开状态。Spring Cloud应用程序可以通过添加spring-cloud-starter-hystrix 依赖关系并注释@EnableCircuitBreaker其配置类来利用Hystrix。然后，您可以通过以下方式对任何Spring Bean方法用@HystrixCommand添加断路器： @HystrixCommand(fallbackMethod = “getProducerFallback”) public ProducerResponse getValue() { return restTemplate.getForObject("<a href="http://producer"">http://producer"</a>, ProducerResponse.class); }此示例指定一个名为getProducerFallback的后备方法。当断路器处于断开状态时，这种方法将被用来代替getValue： private ProducerResponse getProducerFallback() { return new ProducerResponse(42); }除了提供状态机行为外，Hystrix还会从每个断路器发出一个指标流，提供重要的遥测，如请求测量，响应时间直方图以及成功，失败和短路请求的数量（图6）。 ![](/user/files/n9KpN0s-QPUGYfIuL79mGZQqYw4LiVu4U0RVq5upYy0.png)Zuul处理Netflix边缘服务的所有传入请求。它与其他Netflix组件（如Ribbon和Hystrix）结合使用，为Netflix服务提供灵活而有弹性的路由选择层。Netflix使用动态加载到Zuul中的过滤器执行以下功能：1.身份验证和安全性： 识别每个资源的身份验证要求，并拒绝不满足他们的请求。2.洞察和监控： 跟踪边缘的有意义的数据和统计数据，以便我们准确地了解生产情况。3.动态路由： 根据需要将请求动态路由到不同的后端集群。4.压力测试： 逐渐增加到集群的流量，以衡量性能。5.卸载： 为每种类型的请求分配容量并删除超过限制的请求。6.静态响应处理： 直接在边缘构建一些响应，而不是将它们转发到内部集群。7.多区域弹性： 跨AWS地区的路由请求，以使我们的ELB使用多样化，并使我们的边缘更接近我们的成员。此外， Netflix利用Zuul的功能,通过canary 版本执行外部路由和压力测试。对于一个UI应用程序想要代理对一个或多个后端服务的呼叫等非常常见的用例，Spring Cloud已经创建了一个嵌入式的Zuul代理，以简化开发。该功能便于用户前端对其所需的后端服务进行代理，避免了对所有后端单独管理CORS（跨原始资源共享）和身份验证问题的需求。Zuul代理是API网关模式的一个重要应用（图7）![](/user/files/ZsRl9QmYk90_eWVvyRssKYI-iAUEL8hQfX-2VitvYqs.png)Spring Cloud增强了嵌入式Zuul代理，提供文件上传的自动处理功能，并且通过添加Spring Cloud Security可以轻松提供OAuth2 SSO，以及向下游服务提供令牌继承。Zuul使用Ribbon作为其客户端和所有出站请求的负载均衡器。Ribbon的动态服务器列表通常由Eureka导入，但Spring Cloud能够从其他来源导入。

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