SpringCloud 学习(1) --- 微服务与 Spring Cloud

在学习 SpringCloud 时，整理了一个 SpringCloud 脑图：https://www.processon.com/view/link/5c3ec3cce4b0641c83ddee05

应用是可以独立运行的程序代码，提供相对完善的业务功能。
架构分为：业务架构、应用架构、技术架构。业务架构决定应用架构，技术架构支撑应用架构。
架构的发展历程：单体架构 --> 分布式架构 --> SOA 架构 --> 微服务架构

微服务概述

单体应用架构

单体架构可以理解为一个 Java Web 工程，包含：表现成、业务层、数据访问层。从 Controller 到 Service 到 Dao，没有任何应用拆分，开发完毕后打包成一个大型的 war 部署。

单体应用架构

优点

• 便于发开：开发人员使用当前开发工具在短时间内就可以完成开发
• 便于测试：不需要依赖其他接口，节约时间
• 便于部署：只需将 war 部署到运行环境即可

缺点

• 灵活度不够：如果程序有任何修改，需要自上而下全部修改，测试的时候也不要整个程序部署完才能看到效果。在开发过程中，可能会需要等待其他开发人员开发完成才能进行自己开发的内容。
• 降低系统性能：原本可以直接访问数据库，但多出了一个 Service 层
• 启动慢：一个进程中包含了所以的业务逻辑，涉及的模块过多
• 扩展性差：增加新的功能不能针对单个点增加，要全局性的增加，牵一发动全身

分布式架构

按照业务垂直切分，每个应用都是单体架构，通过 API 互相调用

分布式架构

面向服务的 SOA 架构

SOA 架构有两个主要角色：服务的提供者（provider）、服务的消费者（consumer）。阿里的 Dubbo 的 SOA 的一个典型实现

优点

• 模块拆分，使用接口通信，降低了模块之间的耦合度
• 把一个大项目拆分成多个子项目，可以并行开发
• 增加功能时只需要增加一个子项目，调用其他系统接口即可
• 可以灵活分布式部署

缺点

• 系统之间需要远程通信，增加了开发的工作量

微服务架构

微服务架构是一种架构风格，对于大型复杂的业务系统，可以将业务功能拆分成多个相互独立的微服务，各个微服务之间是松耦合的，通过各种远程协议进行同步/异步通信，各个微服务可单独部署，扩容/缩容以及升级/降级。

微服务技术选型对比

	Spring Cloud	Dubbo	Motan	MSEC	其他
功能	微服务完整方案	服务治理框架	服务治理框架	服务开发运营框架	略
通信方式	REST / http	RPC 协议	RPC / Hessian2	Protocol Buffers	gRPC、thrift
服务发现 / 注册	Eureka（AP）	ZK、Nacos	ZK / Consul	只有服务发现	Etcd
负载均衡	Ribbon	客户端负载	客户端负载	客户端负载	Ngnix + Lua
容错机制	6 种	6 种	2 种	自动容错	keepalived、heartbeat
熔断机制	Hystrix	无	无	过载保护	无
配置中心	Spring Cloud Config	Nacos	无	无	Apollo、Nacos
网关	Zuul、Gateway	无	无	无	Kong、自研
服务监控	Hystrix + Turbine	Dubbo + Monitor	无	Monitor	ELK
链路监控	Sleuth + Zipkik	无	无	无	Pinpoint
多语言	REST 支持多语言	Java	Java	Java、C++、PHP	Java、PHP、Node.js
社区活跃度	高（Spring）	高（阿里）	一般	未知	略

基于 Spring Cloud 的微服务解决方案

• 公用组件：服务调用：Feign、负载均衡：Ribbon、熔断器：Hystrix
• 网关：Eureka、Consul 使用 zuul(性能低)、SpringCloud Gateway(性能高)；etcd、Nacos 使用自研网关
• 配置中心：SpringCloud Config、携程 Apollo、阿里 Nacos
• Zipkin、Pinpoint、SkyWalking（推荐）
• 分布式事务、Docker、gRPC、领域驱动 Halo

基于 Dubbo 的解决方案使用 Dubbo + Nacos。Nacos 是阿里开源的一个构建云原生应用的动态服务发现、配置、服务管理平台。

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Spring Cloud

Spring Cloud 介绍

中间件：中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机/ 服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。
常见的中间件分别是：服务治理(如 RPC)、配置中心、全链路监控、分布式事务、分布式定时任务、消息中间件、API 网关、分布式缓存、数据库中间件等。

Spring Cloud 像是一个中间件，基于 Spring Boot 开发，提供一套完整的微服务解决方案。包括服务注册与发现、配置中心、全链路监控、API 网关、熔断器 等选型的中立的开源组件，可以随需扩展和替换组装。

Spring Cloud 项目模块

组件名称	所属项目	组件分类
Eureka	spring-cloud-netflix	注册中心
Zuul	spring-cloud-netflix	第一代网关
Sidecar	spring-cloud-netflix	多语言支持
Ribbon	spring-cloud-netflix	负载均衡
Hystrix	spring-cloud-netflix	熔断器
Turbine	spring-cloud-netflix	集群监控
Feign	spring-cloud-openfeign	声明式的 HTTP 客户端
Consul	spring-cloud-consul	注册中心
Gateway	spring-cloud-gateway	第二代网关
Sleuth	spring-cloud-sleuth	链路监控
Config	spring-cloud-config	配置中心
Bus	spring-cloud-bus	总线
Pipeline	spring-cloud-pipelines	部署管道
Dataflow	spring-cloud-dataflow	数据处理
Stream	spring-cloud-stream	消息驱动

服务治理中间件

服务治理中间件包含：服务注册与发现、服务路由、负载均衡、自我保护、管理机制等。
其中，服务路由包含：服务上下线、在线测试、机房就近选择、AB测试、灰度发布等。
负载均衡包含：支持根据目标状态和目标权重进行负载均衡。
自我保护包含：服务降级、优雅降级、流量控制

注册中心对比

特性	Consul	Zookeeper	etcd	Eureka
服务健康检查	服务状态、内存、硬盘等	(弱)长连接、keepalive	连接心跳	可配置支持
多数据中心	支持	-	-	-
kv 存储服务	支持	支持	支持	-
一致性	raft	paxos	raft	-
CAP	CA	CP	CP	AP
多语言支持	https、dns	客户端	http/grpc	http(sidecar)
watch支持	全量/支持long polling	支持	支持long polling	支持 long polling/大部分增量
自身健康	metrics	-	metrics	metrics
安全	acl/https	acl	https支持(弱)	-
Spring Cloud 集成	支持	支持	支持	支持

Spring Cloud 配置中心功能需求

场景支持：

面向全公司，充分考虑各部门需求，支持不同语言接入，充分考虑兼容性

运维集成：

统一数据源
标准化运维流程

权限管理：

接入权限、审核权限、下发权限...

Spring Cloud API 网关

API 网关是出现在系统边界上的一个面向 API 的、串行集中式的强管控服务，可以理解为应用的防火墙，主要起隔离外部访问与内部系统的作用。主要为了解决访问认证、报文转发、访问统计等问题。

API 网关需要提供的功能：

统一接入功能：为各种服务提供统一接入服务，提供三高(高可用、高并发、高可靠)的网关服务，还需要支持负载均衡、容灾切换、异地多活
协议适配：对外提供 HTTP、HTTPS 访问，对内提供各种协议，如：HTTP、HTTPS、RPC、REST 等
流量监控：当大流量请求时，进行流量监控、流量挑拨；当后端出现异常时，需要进行服务熔断、服务降级；在异地多活中，需要进行流量分片等。
网关防护：所有请求进行安全过滤，对 IP 黑名单、URL 黑名单封禁、风控防刷、防恶意攻击等。

Zuul、Gateway 的比较

	Zuul	Gateway
实现难度	低	高
底层	http、https、rest	Netty
灰度、降级、标签路由、限流、WAF封禁	需要自定义 Filter	配置
安全、监控/埋点	自定义 Intercepter	自定义配置

Spring Cloud 全链路监控

全链路监控需要包含的功能：

定位慢调用：慢 web 服务、慢 rest/rpc 服务、慢 SQL
定位错误：4XX、5XX、Service Error
定位异常：Error Exception、Fatal Exception
展现依赖和拓扑：域拓扑、服务拓扑、trace 拓扑
trace 调用链：将端到端的调用以及附加的上下文信息、异常日志信息、每个调用点的耗时都进行展示
应用警告：根据设置的警告规则，扫描指标数据，并进行信息上报