架構學習筆記：Spring Cloud微服務架構

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Spring Cloud微服務架構介紹

  Spring Cloud的目標是爲Spring開發人員提供一套易於使用的工具來構建分佈式系統。它主要經過包裝其餘實現堆棧，從Netflix OSS堆棧開始。而後，這些堆棧將經過基於註釋的配置，Java配置和基於模板的編程的熟悉工具進行消耗。咱們來看幾個Spring Cloud的組件。

Spring Cloud配置服務器

Spring Cloud Config Server(配置服務器)提供了可水平擴展的集中式配置服務。它使用可插拔存儲庫層做爲其數據存儲，當前支持本地存儲，Git和Subversion。經過利用版本控制系統做爲配置存儲，開發人員能夠輕鬆地對配置更改進行版本化和審覈。

配置表示爲Java屬性或YAML文件。Config Server將這些文件合併到環境對象中，將對Spring屬性和配置文件的理解模型呈現爲REST API。這個REST API能夠直接由任何應用程序查詢來獲取配置數據，但能夠將智能客戶端綁定添加到 Spring Boot 應用程序中，這些應用程序將自動協調任何本地配置與配置服務器接收的配置。

Spring Cloud總線

Spring Cloud Config Server是一種強大的機制，用於在一組應用程序實例中一致地分發配置。然而，就目前而言，咱們目前僅限於在應用程序啓動時更新此類配置。將屬性的新值推送到Git後，咱們須要手動從新啓動每一個應用程序流程以獲取新值。咱們想要的是在不從新啓動的狀況下刷新應用程序配置的功能。

Spring Cloud Bus爲您的應用程序實例添加一個管理背板。它目前被實現爲客戶端綁定到一組AMQP交換和隊列，但這個後端也被設計爲可插拔。Cloud Bus爲您的應用程序添加了更多的管理端點。在圖中，咱們看到上POST到App A的/bus/refresh端點的一個請求，由此得到Git的greeting屬性新值。此請求觸發三個事件：

1. App A從配置服務器請求最新的配置。 使用@RefreshScope註釋的任何Spring Bean 將從新初始化到新配置。

2.應用程序A向AMQP交換機發送消息，指示它已經接收到刷新事件。

3.經過聆聽適當的AMQP隊列參與Cloud Bus的應用程序B和C以與App A相同的方式接收消息並更新其配置。如今咱們能夠刷新應用程序的配置而無需從新啓動。

Spring Cloud Netflix

Spring Cloud Netflix提供了幾個Netflix組件的封裝：Eureka，Ribbon，Hystrix和Zuul。下面依次討論這些。

Eureka是一個有彈性的服務註冊表實現。服務註冊表是用於服務發現的一種機制

Spring Cloud Netflix經過簡單地將spring-cloud-starter-eureka-server依賴關係添加到Spring Boot應用程序，而後用@EnableEurekaServer來標註該應用程序的配置類.

應用程序能夠經過添加spring-cloud-starter-eureka依賴關係並註釋@EnableDiscoveryClient其配置類來參與服務發現。此註釋提供了將DiscoveryClient正確配置的實例注入任何Spring Bean的功能。 DiscoveryClient是服務發現的抽象，在這種狀況下剛好是經過Eureka實現的，但也能夠提供與其餘候選技術棧（如Consul）的集成。 DiscoveryClient 可以提供位置信息（例如網絡地址），並提供根據服務邏輯標識符在Eureka註冊服務實例的其它元數據。

Eureka提供的負載平衡算法只限於輪循。 Ribbon提供了一個複雜的客戶端IPC庫，具備可配置的負載平衡和容錯能力。能夠從Eureka服務器獲取的動態服務器列表導出輪詢列表。Spring Cloud Netflix經過向Spring Boot添加spring-cloud-starter-ribbonSpring添加依賴關係來提供輪詢Ribbon的集成。這個額外的庫也提供了將LoadBalancerClient正確配置的實例注入任何Spring Bean的能力，這將使客戶端得到負載平衡（圖4）。

除了其餘任務以外，使用Ribbon還能夠實現額外的負載平衡算法，例如可用性過濾，加權響應時間和可用性區域密切關係。

Spring Cloud Netflix將經過自動建立一個RestTemplate的能夠注入到任何Spring Bean中的Ribbon加強實例進一步加強Spring開發人員對Ribbon的使用。開發人員能夠簡單地將提供URL中的邏輯服務名稱傳遞給RestTemplate：

@Autowired @LoadBalanced private RestTemplate restTemplate;

@RequestMapping("/") public String consume() { ProducerResponse response = restTemplate.getForObject("http://producer", ProducerResponse.class); return String.format("{"value": %s}", response.getValue()); }

Hystrix 爲分佈式系統提供了常見的容錯模式的實現（如斷路器 和隔板）。斷路器一般被實現爲狀態機，其示例在圖5中找到。

斷路器能夠放置在服務和其遠程依賴之間。若是電路關閉，則對依賴關係的調用正常經過。若是呼叫失敗，則計算該失敗。若是故障次數在可配置的時間段內達到閾值，則電路跳閘以打開。在打開狀態下，調用再也不發送到依賴項，而且生成的行爲是可自定義的（拋出異常，返回僞數據，調用不一樣的依賴關係等）。

按期地，狀態機將轉換到「半開」狀態，以肯定依賴關係是否再次健康。在這種狀態下，請求再次經過。若是請求成功，機器將返回到關閉狀態。若是請求失敗，機器將轉回到打開狀態。

Spring Cloud應用程序能夠經過添加spring-cloud-starter-hystrix 依賴關係並註釋@EnableCircuitBreaker其配置類來利用Hystrix。而後，您能夠經過如下方式對任何Spring Bean方法用@HystrixCommand添加斷路器：

@HystrixCommand(fallbackMethod = "getProducerFallback") public ProducerResponse getValue() { return restTemplate.getForObject("http://producer", ProducerResponse.class); }

此示例指定一個名爲getProducerFallback的後備方法。當斷路器處於斷開狀態時，這種方法將被用來代替getValue：

private ProducerResponse getProducerFallback() { return new ProducerResponse(42); }

除了提供狀態機行爲外，Hystrix還會從每一個斷路器發出一個指標流，提供重要的遙測，如請求測量，響應時間直方圖以及成功，失敗和短路請求的數量（圖6）。

Zuul處理Netflix邊緣服務的全部傳入請求。它與其餘Netflix組件（如Ribbon和Hystrix）結合使用，爲Netflix服務提供靈活而有彈性的路由選擇層。

Netflix使用動態加載到Zuul中的過濾器執行如下功能：

1.身份驗證和安全性： 識別每一個資源的身份驗證要求，並拒毫不知足他們的請求。

2.洞察和監控： 跟蹤邊緣的有意義的數據和統計數據，以便咱們準確地瞭解生產狀況。

3.動態路由： 根據須要將請求動態路由到不一樣的後端集羣。

4.壓力測試： 逐漸增長到集羣的流量，以衡量性能。

5.卸載： 爲每種類型的請求分配容量並刪除超過限制的請求。

6.靜態響應處理： 直接在邊緣構建一些響應，而不是將它們轉發到內部集羣。

7.多區域彈性： 跨AWS地區的路由請求，以使咱們的ELB使用多樣化，並使咱們的邊緣更接近咱們的成員。

此外， Netflix利用Zuul的功能,經過canary 版本執行外部路由和壓力測試。

對於一個UI應用程序想要代理對一個或多個後端服務的呼叫等很是常見的用例，Spring Cloud已經建立了一個嵌入式的Zuul代理，以簡化開發。該功能便於用戶前端對其所需的後端服務進行代理，避免了對全部後端單獨管理CORS（跨原始資源共享）和身份驗證問題的需求。Zuul代理是API網關模式的一個重要應用（圖7）

Spring Cloud加強了嵌入式Zuul代理，提供文件上傳的自動處理功能，而且經過添加Spring Cloud Security能夠輕鬆提供OAuth2 SSO，以及向下遊服務提供令牌繼承。Zuul使用Ribbon做爲其客戶端和全部出站請求的負載均衡器。Ribbon的動態服務器列表一般由Eureka導入，但Spring Cloud可以從其餘來源導入。

進入微服務世界使咱們直接進入分佈式系統的世界，分佈式系統並不老是「正常工做」，因此咱們必須假設咱們系統的組件的行爲和位置每每會是以不可預知的方式不斷變化。

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