《Spring Cloud微服务架构进阶》笔记

Spring Cloud微服务架构进阶

微服务架构介绍

微服务架构的出现

• 单体应用架构

  • 特点

    大部分Web工程是将所有的功能模块打包到一起部署和运行，例如Java应用程序打包为一个war包

  • 架构图

  • 优点

    集成简单
    易于调试
    易于部署
    通过负载均衡，运行多个服务实例，轻松实现应用扩展

  • 缺点

    低可靠性。每个bug都可能会影响到整个应用的可靠性。
    复杂性高。单体应用代码库巨大，不利于新成员，难以理解和迭代。
    持续部署困难。为了更新一个组件，必须重新部署整个应用。可能影响无关服务。
    扩展能力有限。单体架构只能通过运行多个应用服务实例来扩容。
    阻碍技术创新：单体应用往往使用统一案解决所有问题，成员必须使用相同的语言和架构，想要引入新的框架或技术平台非常困难

• SOA架构

  通过服务的流程化来实现业务的灵活性，但还可能是单一的系统

• 微服务架构

  微服务没有给出明确定义

  • 组成

    服务注册于发现：服务提供方将自己调用地址注册到服务注册中心，让服务调用方能够方便地找到自己；服务调用方从服务注册中心找到自己需要调用的服务的地址。
    负载均衡：服务提供方一般以多个实例的形式提供服务，负载均衡功能能够让服务调用方连接到合适的服务节点。并且，服务节点选择的过程对服务调用方是透明的。
    服务网关：服务网关是服务调用的唯一入口，可以在这个组件中实现用户鉴权、动态路由、灰度发布、A/B测试、负载限流等功能。
    配置中心：将本地话配置信息注册到配置中心
    集成框架：以配置形式将所有微服务组件集成到统一的界面框架下，让用户能够在统一的界面中使用系统。
    调用链监控：记录完成一次请求的先后衔接和调用关系，并将这种穿行或并行的调用关系展示出来。
    支撑平台：系统的部署、运维、监控等都比单体应用架构更加复杂，大部分工作需要自动化。

  • 优点

    通过将单体应用分解为多个服务的方法解决复杂性问题。
    团队并行开发得以推进。
    每个服务独立都是部署的。
    每个服务易于独立扩展。

  • 挑战

    运维要求较高。需要保证几十甚至几百个服务的正常运行。
    分布式的复杂性。系统容错、网络延迟、分布式事务等。
    接口调整成本高。微服务之间通过接口进行通信。如果修改某个微服务的API，可能所有使用了该接口的微服务都需要做调整。
    重复劳动。很多服务可能使用先沟通的功能，但这个功能并没有达到分级为一个微服务的程度。
    可测试性的挑战。难以进行可视化及全卖你测试。

微服务架构的流派

ZeroC IceGrid、基于消息队列、Docker Swarm和Spring Coud。

Spring Cloud总览

Spring Cloud架构

Spring Cloud特性

Spring Boot

作用

帮助开发者自动配置Spring的相关依赖

Spring Boot与Spring Cloud

Spring Cloud基于Spring Boot框架开发应用，为微服务开发中的架构问题提供一套解决方案

服务注册与发现：Eureka

简介

Eureka是一个RESTfule风格的服务注册于发现的基础服务组件。Eureka由两部分组成，一个是Eureka Server，提供服务注册和发现功能；Eureka Client，简化了客户端与服务端之间的交互。

搭建Eureka服务注册中心

声明式RESTful客户端：Spring Cloud OpenFeign

声明式RESTful网络请求客户端

断路器：Hystrix

Hystrix能够在依赖服务失效的情况下，通过隔离系统依赖服务的方式，防止服务级联失败；提供失败回滚机制，使系统能够更快地从异常中恢复

基础应用

• 功能

  在通过第三方客户端访问依赖服务出现高延迟或者失败时，为系统提供保护和控制。
  在复杂地分布式系统中防止级联失败（服务雪崩效应）。
  快速失败同时能快速恢复。
  提供失败回滚和优雅地服务降级机制。
  提供近实时的监控、报警和运维控制手段。

• RestTemplate与Hystrix

• OpenFeign与Hystrix

客户端负载均衡器：Spring Cloud Netflix Ribbon

Ribbon是管理HTTP和TCP服务客户端的负载均衡器。

API网关：Spring Cloud Gateway

为什么引入API网关

• 微服务不用网关的问题

  客户端需求和每个微服务暴露的细粒度API不匹配。
  部分服务使用的协议不是Web友好协议。可能使用Thrift二进制RPC，也可能使用AMQP消息传递协议。
  微服务难以重构。如果合并两个服务，或者将一个服务拆分成两个或更多服务，这类重构非常困难

• API网关

  API网关自身是一个服务，并且是后端服务的唯一入口。类似于外观模式。API网关封装了系统内部架构，为每个客户端提供一个定制的API 。还可以负责身份验证、监控、负载均衡、限流、降级与应用检测等功能。

介绍

Spring Cloud Gateway是构建在Spring生态之上的API网关。旨在提供简单有效的途径来转发请求，并未他们提供横切关注点。

• 特征

  基于Java 8
  支持Spring 5
  支持Spring Boot 2
  支持动态路由
  支持内置到Spring Handler映射中的路由匹配
  支持基于HTTP请求的路由匹配（path、method、header、host等）
  过滤器作用域匹配的路由
  过滤器可以修改下游HTTP请求和HTTP响应（修改头部、修改请求参数、修改请求路径等）
  通过API或配置驱动
  支持Spring Cloud DiscoveryClient配置路由，与服务发现与注册配合使用

基础使用

配置中心：Spring Cloud Config

基于Config服务器，就可以集中管理各种环境下的各种应用的配置。不仅适用于所有的Spring应用，而且对于任意语言的应用都能够使用。

常见配置中心实现方法

硬编码，缺点是需要修改代码，风险大
放在xml等配置文件中，和应用一起打包，缺点是更新需要重新打包和重启
文件系统，缺点是依赖操作系统等
读取系统的环境变量，缺点是有大量的配置需要人工设置到环境变量中，不便于管理，且依赖平台
云端存储，缺点是与其他应用耦合

Config Client

Config Server

消息驱动：Spring Cloud Stream

Spring Cloud Stream是Spring Cloud微服务框架中构建消息驱动能力的组件。Stream可以进行基于消息队列的消息通信，它使用Spring Integration链接消息中间件以实现消息事件驱动。基于Stream，开发者可以实现与消息队列相关的消息驱动型引用，Spring Cloud的消息总线Bus就是基于Stream实现的。

注意

如果使用RabbitMQ，一定要先安装它，可以使用docker安装，最好是management。
远程RabbitMQ要配置uri、端口、账号、密码

消息总线：Spring Cloud Bus

总线作为中枢系统，提供统一的服务入口，实现了服务统一管理、服务路、协议转换、数据格式转换等功能。将不同系统连接起来，并大大降低连接数。

配置服务器

配置客户端

认证与授权：Spring Cloud Security

基础应用

应用的安全主要关注两方面：认证和授权

• 中心化的权限管理系统

  对用户的身份和权限进行统一的管理，可以做到一次授权，多次多点使用

• 将安全控制分散到各个微服务中

  由各个微服务根据自身的业务对用户的访问进行管理和控制。安全管理过于分散，甚至每个微服务都有自己的一套实现方式，不利于统一管理。

服务链路追踪：Spring Cloud Sleuth

链路监控组件介绍

基础应用