Spring Cloud实现微服务架构学习

时间:2021-12-16 15:22:34

spring cloud 为开发人员提供了快速构建分布式系统的一些工具,包括配置管理、服务发现、断路器、路由、微代理、事件总线、全局锁、决策竞选、分布式会话等等。另外说明spring cloud是基于springboot的,所以需要开发中对springboot有一定的了解,如果不了解的话可以看这篇文章:2小时学会springboot。另外对于“微服务架构” 不了解的话,可以通过搜索引擎搜索“微服务架构”了解下。

Spring cloud子项目

目前来说spring主要集中于spring boot(用于开发微服务)和spring cloud相关框架的开发,我们从几张图着手理解,然后再具体介绍:

Spring Cloud实现微服务架构学习

Spring Cloud实现微服务架构学习

spring cloud子项目包括:

Spring Cloud Config:配置管理开发工具包,可以让你把配置放到远程服务器,目前支持本地存储、Git以及Subversion。


Spring Cloud Bus:事件、消息总线,用于在集群(例如,配置变化事件)中传播状态变化,可与Spring Cloud Config联合实现热部署。

Spring Cloud Netflix:针对多种Netflix组件提供的开发工具包,其中包括Eureka、Hystrix、Zuul、Archaius等。

Netflix Eureka:云端负载均衡,一个基于 REST 的服务,用于定位服务,以实现云端的负载均衡和中间层服务器的故障转移。

Netflix Hystrix:容错管理工具,旨在通过控制服务和第三方库的节点,从而对延迟和故障提供更强大的容错能力。

Netflix Zuul:边缘服务工具,是提供动态路由,监控,弹性,安全等的边缘服务。

Netflix Archaius:配置管理API,包含一系列配置管理API,提供动态类型化属性、线程安全配置操作、轮询框架、回调机制等功能。

Spring Cloud for Cloud Foundry:通过Oauth2协议绑定服务到CloudFoundry,CloudFoundry是VMware推出的开源PaaS云平台。

Spring Cloud Sleuth:日志收集工具包,封装了Dapper,Zipkin和HTrace操作。

Spring Cloud Data Flow:大数据操作工具,通过命令行方式操作数据流。

Spring Cloud Security:安全工具包,为你的应用程序添加安全控制,主要是指OAuth2。

Spring Cloud Consul:封装了Consul操作,consul是一个服务发现与配置工具,与Docker容器可以无缝集成。

Spring Cloud Zookeeper:操作Zookeeper的工具包,用于使用zookeeper方式的服务注册和发现。

Spring Cloud Stream:数据流操作开发包,封装了与Redis,Rabbit、Kafka等发送接收消息。

Spring Cloud CLI:基于 Spring Boot CLI,可以让你以命令行方式快速建立云组件。

为什么选择Spring Boot作为微服务的入门级微框架-CSDN.NET http://www.csdn.Net/article/a/2016-05-12/15838098


HOW - 怎么具体实践微服务

听上去好像都不错,具体怎么落地啊?这需要回答下面几个问题:

  • 客户端如何访问这些服务?

  • 服务之间如何通信?

  • 这么多服务,怎么找?

  • 服务挂了怎么办?

客户端如何访问这些服务?

原来的Monolithic方式开发,所有的服务都是本地的,UI可以直接调用,现在按功能拆分成独立的服务,跑在独立的一般都在独立的虚拟机上的 Java进程了。客户端UI如何访问他的?后台有N个服务,前台就需要记住管理N个服务,一个服务下线/更新/升级,前台就要重新部署,这明显不服务我们 拆分的理念,特别当前台是移动应用的时候,通常业务变化的节奏更快。另外,N个小服务的调用也是一个不小的网络开销。还有一般微服务在系统内部,通常是无 状态的,用户登录信息和权限管理最好有一个统一的地方维护管理(OAuth)。

所以,一般在后台N个服务和UI之间一般会一个代理或者叫API Gateway,他的作用包括

  • 提供统一服务入口,让微服务对前台透明

  • 聚合后台的服务,节省流量,提升性能

  • 提供安全,过滤,流控等API管理功能

我的理解其实这个API Gateway可以有很多广义的实现办法,可以是一个软硬一体的盒子,也可以是一个简单的MVC框架,甚至是一个Node.js的服务端。他们最重要的作 用是为前台(通常是移动应用)提供后台服务的聚合,提供一个统一的服务出口,解除他们之间的耦合,不过API Gateway也有可能成为单点故障点或者性能的瓶颈。

一般用过Taobao Open Platform的就能很容易的体会,TAO就是这个API Gateway。

服务之间如何通信?

因为所有的微服务都是独立的Java进程跑在独立的虚拟机上,所以服务间的通行就是IPC(inter process communication),已经有很多成熟的方案。现在基本最通用的有两种方式。这几种方式,展开来讲都可以写本书,而且大家一般都比较熟悉细节了, 就不展开讲了。

  • 同步调用

    • REST(JAX-RS,Spring Boot)

    • RPC(Thrift, Dubbo)

  • 异步消息调用(Kafka, Notify, MetaQ)

一般同步调用比较简单,一致性强,但是容易出调用问题,性能体验上也会差些,特别是调用层次多的时候。RESTful和RPC的比较也是一个很有意 思的话题。一般REST基于HTTP,更容易实现,更容易被接受,服务端实现技术也更灵活些,各个语言都能支持,同时能跨客户端,对客户端没有特殊的要 求,只要封装了HTTP的SDK就能调用,所以相对使用的广一些。RPC也有自己的优点,传输协议更高效,安全更可控,特别在一个公司内部,如果有统一个 的开发规范和统一的服务框架时,他的开发效率优势更明显些。就看各自的技术积累实际条件,自己的选择了。

而异步消息的方式在分布式系统中有特别广泛的应用,他既能减低调用服务之间的耦合,又能成为调用之间的缓冲,确保消息积压不会冲垮被调用方,同时能 保证调用方的服务体验,继续干自己该干的活,不至于被后台性能拖慢。不过需要付出的代价是一致性的减弱,需要接受数据最终一致性;还有就是后台服务一般要 实现幂等性,因为消息发送出于性能的考虑一般会有重复(保证消息的被收到且仅收到一次对性能是很大的考验);最后就是必须引入一个独立的broker,如 果公司内部没有技术积累,对broker分布式管理也是一个很大的挑战。

这么多服务,怎么找?

在微服务架构中,一般每一个服务都是有多个拷贝,来做负载均衡。一个服务随时可能下线,也可能应对临时访问压力增加新的服务节点。服务之间如何相互 感知?服务如何管理?这就是服务发现的问题了。一般有两类做法,也各有优缺点。基本都是通过zookeeper等类似技术做服务注册信息的分布式管理。当 服务上线时,服务提供者将自己的服务信息注册到ZK(或类似框架),并通过心跳维持长链接,实时更新链接信息。服务调用者通过ZK寻址,根据可定制算法, 找到一个服务,还可以将服务信息缓存在本地以提高性能。当服务下线时,ZK会发通知给服务客户端。

  • 客户端做:优点是架构简单,扩展灵活,只对服务注册器依赖。缺点是客户端要维护所有调用服务的地址,有技术难度,一般大公司都有成熟的内部框架支持,比如Dubbo。

  • 服务端做:优点是简单,所有服务对于前台调用方透明,一般在小公司在云服务上部署的应用采用的比较多。

这么多服务,服务挂了怎么办?

前面提到,Monolithic方式开发一个很大的风险是,把所有鸡蛋放在一个篮子里,一荣俱荣,一损俱损。而分布式最大的特性就是网络是不可靠 的。通过微服务拆分能降低这个风险,不过如果没有特别的保障,结局肯定是噩梦。我们刚遇到一个线上故障就是一个很不起眼的SQL计数功能,在访问量上升 时,导致数据库load彪高,影响了所在应用的性能,从而影响所有调用这个应用服务的前台应用。所以当我们的系统是由一系列的服务调用链组成的时候,我们 必须确保任一环节出问题都不至于影响整体链路。相应的手段有很多:

  • 重试机制

  • 限流

  • 熔断机制

  • 负载均衡

  • 降级(本地缓存)

这些方法基本上都很明确通用,就不详细说明了。比如Netflix的Hystrix:https://github.com/Netflix/Hystrix

WHY - 微服务的应用

这里有一个图非常好的总结微服务架构需要考虑的问题,包括

  • API Gateway

  • 服务间调用

  • 服务发现

  • 服务容错

  • 服务部署

  • 数据调用

微服务的优点和缺点(或者说挑战)一样明显。

  • 优点

    • 开发简单

    • 技术栈灵活

    • 服务独立无依赖

    • 独立按需扩展

    • 可用性高

  • 缺点(挑战)

    • 多服务运维难度

    • 系统部署依赖

    • 服务间通信成本

    • 数据一致性

    • 系统集成测试

    • 重复工作

    • 性能监控

没有最好的,只有适合自己的。

  • 对于大的互联网公司,微服务架构是血液,是习惯,每家公司都有自己的套路和架构,细节有不同,但是核心理念是通的。

  • 对于一般的公司而言,实践微服务有非常大的技术挑战,于是乎才有了这么多IT供应商考虑这里的商机。微服务比较适合未来有一定的扩展复杂度,且有 很大用户增量预期的应用,说人话就是新兴的互联网公司。创业初期,不可能买大量的机器或者很贵的机器,但是又必须考虑应对成功后的巨量的用户,微服务架构 成了最好的选择。