系统架构演变到Spring Cloud

1. 系统架构演变

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大。需求的激增，带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演 进、升级、迭代。从单一应用，到垂直拆分，到分布式服务，到SOA，以及现在火热的微服务架构，还有在Google 带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方，还是偏安逸得过且过？
其实生活不止眼前的苟且，还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史，看一看系统架构演变的历程；把握现在，学习 现在最火的技术架构；展望未来，争取成为一名优秀的Java工程师。

1.1. 集中式架构

当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。

优点：

• 系统开发速度快维护成本低
• 适用于并发要求较低的系统

缺点：

• 代码耦合度高，后期维护困难
• 无法针对不同模块进行针对性优化无法水平扩展
• 单点容错率低，并发能力差

1.2. 垂直拆分

当访问量逐渐增大，单一应用无法满足需求，此时为了应对更高的并发和业务需求，我们根据业务功能对系统进行拆 分：

优点：

• 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题可以针对不同模块进行优化
• 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高

缺点：

• 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率

1.3. 分布式服务

当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心， 使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。

优点：

• 将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用和开发效率

缺点：

• 系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

1.4. 面向服务架构（SOA）

SOA（Service Oriented Architecture）面向服务的架构：它是一种设计方法，其中包含多个服务， 服务之间通过相互依赖最终提供一系列的功能。一个服务 通常以独立的形式存在与操作系统进程中。各个服务之间 通过网络调用。
SOA结构图：

ESB（企业服务总线），简单 来说 ESB 就是一根管道，用来连接各个服务节点。为了集 成不同系统，不同协议的服务，ESB 做了消息的转化解释和路由工作，让不同的服务互联互通。

SOA缺点：每个供应商提供的ESB产品有偏差，自身实现较为复杂；应用服务粒度较大，ESB集成整合所有服务和协议、数据转换使得运维、测试部署困难。所有服务都通过一个通路通信，直接降低了通信速度。

1.5. 微服务架构

微服务架构是使用一套小服务来开发单个应用的方式或途径，每个服务基于单一业务能力构建，运行在自己的进程 中，并使用轻量级机制通信，通常是HTTP API，并能够通过自动化部署机制来独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言实现，以及不同数据存储技术，并保持最低限度的集中式管理。
微服务结构图：

API Gateway网关是一个服务器，是系统的唯一入口。为每个客户端提供一个定制的API。API网关核心是，所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有的非业务功能。如它还可以具有其它职 责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理。通常，网关提供RESTful/HTTP的方式访问服务。而服务端通过服务注册中心进行服务注册和管理。

微服务的特点：

• 单一职责：微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责
• 微：微服务的服务拆分粒度很小，例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小，但“五脏俱全”。
• 面向服务：面向服务是说每个服务都要对外暴露Rest风格服务接口API。并不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供Rest的接口即可。
• 自治：自治是说服务间互相独立，互不干扰
  • 团队独立：每个服务都是一个独立的开发团队，人数不能过多。
  • 技术独立：因为是面向服务，提供Rest接口，使用什么技术没有别人干涉
  • 前后端分离：采用前后端分离开发，提供统一Rest接口，后端不用再为PC、移动端开发不同接口
  • 数据库分离：每个服务都使用自己的数据源
  • 部署独立：服务间虽然有调用，但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服 务都是独立的组件，可复用，可替换，降低耦合，易维护

微服务架构与SOA都是对系统进行拆分；微服务架构基于SOA思想，可以把微服务当做去除了ESB的SOA。ESB是SOA架构中的中心总线，设计图形应该是星形的，而微服务是去中心化的分布式软件架构。两者比较类似，但其实也 有一些差别：

功能	SOA	微服务
组件大小	大块业务逻辑	单独任务或小块业务逻辑
耦合	通常松耦合	总是松耦合
管理	着重中央管理	着重分散管理
目标	确保应用能够交互操作	易维护、易扩展、更轻量级的交互

2. 服务调用方式

2.1. RPC和HTTP

无论是微服务还是SOA，都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢？ 常见的远程调用方式有以下2种：

• RPC：Remote Produce Call远程过程调用，RPC基于Socket，工作在会话层。自定义数据格式，速度快，效率高。早期的webservice，现在热门的dubbo，都是RPC的典型代表
• Http：http其实是一种网络传输协议，基于TCP，工作在应用层，规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器 与服务端通信基本都是采用Http协议，也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿，优势是对服务的 提供和调用方没有任何技术限定，自由灵活，更符合微服务理念。现在热门的Rest风格，就可以通过http协议来实现。

区别：RPC的机制是根据语言的API（language API）来定义的，而不是根据基于网络的应用来定义的。
如果你们公司全部采用Java技术栈，那么使用Dubbo作为微服务架构是一个不错的选择。
相反，如果公司的技术栈多样化，而且你更青睐Spring家族，那么Spring Cloud搭建微服务是不二之选。在我们的项目中，会选择Spring Cloud套件，因此会使用Http方式来实现服务间调用。

2.2. Http客户端工具

既然微服务选择了Http，那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具，能够帮助我们做这些事情，例如：

• HttpClient
• OKHttp
• URLConnection

不过这些不同的客户端，API各不相同。而Spring也有对http的客户端进行封装，提供了工具类叫RestTemplate。

2.3. Spring的RestTemplate

Spring提供了一个RestTemplate模板工具类，对基于Http的客户端进行了封装，并且实现了对象与json的序列化和 反序列化，非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型，而是进行了抽象，目前常用的3种都有支持：

• HttpClient
• OkHttp
• JDK原生的URLConnection（默认的）

通过RestTemplate的getForObject()方法，传递url地址及实体类的字节码，RestTemplate会自动发起请求，接 收响应，并且帮我们对响应结果进行反序列化。

3. 初识Spring Cloud

微服务是一种架构方式，最终肯定需要技术架构去实施。
微服务的实现方式很多，但是最火的莫过于Spring Cloud了。为什么？

• 后台硬：作为Spring家族的一员，有整个Spring全家桶靠山，背景十分强大。
• 技术强：Spring作为Java领域的前辈，可以说是功力深厚。有强力的技术团队支撑，一般人还真比不了
• 群众基础好：可以说大多数程序员的成长都伴随着Spring框架，试问：现在有几家公司开发不用Spring？ Spring Cloud与Spring的各个框架无缝整合，对大家来说一切都是熟悉的配方，熟悉的味道。
• 使用方便：相信大家都体会到了SpringBoot给我们开发带来的便利，而Spring Cloud完全支持Spring Boot的开发，用很少的配置就能完成微服务框架的搭建

3.1. 简介

Spring Cloud是Spring旗下的项目之一，官网地址：http://projects.spring.io/spring-cloud/
Spring最擅长的就是集成，把世界上最好的框架拿过来，集成到自己的项目中。
Spring Cloud也是一样，它将现在非常流行的一些技术整合到一起，实现了诸如：配置管理，服务发现，智能路由， 负载均衡，熔断器，控制总线，集群状态等功能；协调分布式环境中各个系统，为各类服务提供模板性配置。其主要 涉及的组件包括：

• Eureka：注册中心
• Zuul、Gateway：服务网关
• Ribbon： 负 载 均 衡
• Feign：服务调用
• Hystrix或Resilience4j：熔断器

以上只是其中一部分，架构图：

3.2. 版本

Spring Cloud不是一个组件，而是许多组件的集合；它的版本命名比较特殊，是以A到Z的为首字母的一些单词（其实是伦敦地铁站的名字）组成：

我们在项目中，使用最新稳定的Greenwich版本。