框架|Spring Cloud

高冷的白帽子
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Spring Cloud是一系列框架的有序集合,它利用Spring Boot的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，都可以用Spring Boot的开发风格做到一键启动和部署。

Spring Cloud 大致可分成两类:

  • 对现有成熟框架”Spring Boot化”的封装和抽象，也是数量最多的项目。
  • 开发了一部分分布式系统的基础设施的实现，如Spring Cloud Stream扮演的就是kafka, ActiveMQ 这样的角色。

对于我们想快速实践微服务的开发者来说，第一类子项目就已经足够使用，组件架构如下图所示：

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Spring Cloud Config

在微服务架构中，为散落在服务器各个角落的微服务组件提供一套在线的配置服务。Spring Cloud Config 将配置信息中央化保存, 配置Spring Cloud Bus可以实现动态修改配置文件。

好处

  • 为整个服务提供统一的配置，避免在每个微服务中修改配置带来的不便和易出错的问题；
  • 保证了微服务配置能自动化更新到各个组件中，避免在修改配置后重启时出现服务不稳定的情况。

架构图

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概念：

  1. Git/SVN ：这里存放整个微服务的所有配置
  2. Config Server: 读取 Git/SVN 的配置，并提供 web 接口
  3. Config Client: 和 Config Server 交互的应用实例
  4. 负载均衡器：可以将 Config Client 请求平均分配到每一个 Config Server 上

Spring Cloud Consul

Spring Cloud Consul 和 Spring Cloud Eureka 一样，Consul也是一个一站式的服务注册与发现框架，内置了服务注册与发现、分布式一致性协议实现、健康检查、Key-Value存储和多数据中心方案，因此不需要依赖第三方工具（例如ZooKeeper）便可完成服务注册与发现，简单易用。

Consul与其他框架的特性对比:

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Spring Cloud Netflix

对 Netflix开发的一套分布式服务框架的封装，包括服务的发现和注册，负载均衡、断路器、REST客户端、请求路由等。

Spring Cloud Eureka

Spring Cloud Eureka 是主要负责微服务架构中的服务治理。服务治理必须实现服务注册和服务发现的功能。

服务注册和发现: 每个微服务向注册中心汇报自己的服务地址、服务内容、端口和服务状态等信息。当有服务依赖此服务时，从注册中心获取可用的服务列表并发起请求，服务消费者不用关心服务所处的位置和状态，具体用哪个实例对外提供服务则由注册中心决定。

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Service Provider 和 Eureka Server 之间的关系

  • 首先 Service Provider 将自己的信息注册到Eureka Server，告诉它有我这么个服务，就像身份证一样，这个过程称为 服务注册
  • 然后 Service Provider 平时定期发布朋友圈(心跳)，告诉 Eureka Server 刷点存在感，这个过程称为 服务续约
  • 有一天 Service Provider 不想干了，想休息下，主动告诉 Eureka Server 我要下线了，注册中心收到信息后，会将该服务实例的状态置为下线，这个过程称为 服务下线
  • Eureka Server 迟迟收不到 Service Provider 动态，又收不到它的下线消息，为了让社区保持干净，就认为 Service Provider 不能提供服务了，就清除这个服务的相关信息。这个过程称为 失效剔除

Eureka Server 和 Eureka Server 之间的关系

  • 这么多的 Eureka Server ，需要有一个老大来管理他们，由这个老大告诉小的们服务列表，以及每个服务对应的基础信息，这个过程称为 服务同步

  • 面对新人，我们主打的就是加入，将服务列表（看家本领）告诉新人，这个过程称为 服务初始化

  • 有一天 Leader 不行了，想要休息下，别怕，小的们再次竞争，总有 Eureka Server 可以接手，继续搬砖，这个过程需要 选举

Eureka Server 和 Eureka Client（Service Consumer） 之间的关系

一个服务实例常常既是服务消费者也是服务提供者, 作为一名合格的消费者自然是需要求被服务啦，由于服务五花八门，不能直接定位到具体的服务，所以只能寻找 Eureka Server(中介)，告诉它我需要的服务类型。

Eureka Server 将根据 服务类型，提供对应的这个类型的 Service Provider ，这个过程称为 服务发现

Spring Cloud Feign

Feign是一种声明式、模板化的HTTP Client。它的目标是使编写Java HTTP Client变得更简单。在并发要求不高的情况下可以作为RPC方案使用，实现服务之间的解耦。Feign应用分为服务提供者和服务消费者。

Spring Cloud Hystrix

Netflix Hystrix 是熔断器的一种实现，主要应用于微服务架构的高可用，防止出现服务雪崩等问题。

当某个服务不可用时，

  • 服务熔断： 切断这个链路的请求。

  • 服务降级： 不调用远程服务，返回预先定义的 fallback 方法放回的异常信息。

  • 依赖隔离：

    • 将请求放在服务对应的线程池中，排队等待
    • 计算被依赖服务的信号量 > 最大线程值 => 直接返回错误

  • 请求缓存： 按照请求参数缓存对应的请求结果，返回这个请求结果

  • 请求合并： 采用异步调用的方式提交请求，然后订阅返回值，当所有请求都返回时，应用程序会得到一个通知，取出返回值合并即可。

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  • 熔断器判断状态为 开路，则跳转到 降级后业务逻辑 应答为服务失败。
  • 熔断器判断状态为 闭路或者 半开路，则检查资源。
    • 如果资源可用，则执行正常业务逻辑，并且调用成功，则应答为服务成功，如果调用失败或者超时，则跳转到 降级后业务逻辑 应答为服务失败
    • 如果资源不可用，则跳转到 降级后业务逻辑 应答为服务失败。

由上图可以知道有三个状态决定着，走哪条路，那么这三个状态之间又是如何切换的呢？以下就是三个状态的流程切换图：

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这三个状态是熔断器的状态：

  • 闭路 表示关闭熔断器功能
  • 开路 表示打开熔断器功能，将所有请求都返回
  • 半开路 是过渡态，给服务器一个改过自新的机会。
  1. 当请求失败到一定阈值时， 闭路 -> 开路
  2. 当 处于开路状态 到一定时间，比如 5s, 开路 -> 半开路
  3. 半开路状态下，如果请求依旧是失败，则 半开路 -> 开路
  4. 半开路状态下，如果请求成功，则 半开路 -> 闭路

Spring Cloud Zuul

微服务网关，和Eureka、Ribbon、Hystrix等组件配合使用完成服务网关的动态路由、负载均衡等功能。其核心特点如下:

安全性：

  • 资源审查（访问控制）：对每个请求都进行资源验证审查，拒绝非法请求。
  • 身份认证：对每个请求的用户都进行身份认证，拒绝非法用户，身份认证一般基于HTTP消息头完成。
  • 资源监控：通过对有意义的数据进行追踪和请求统计，为分析生产环境中接口的调用状态和用户的行为提供依据。

可用性：

  • 动态路由：对外提供统一的网关服务，动态地将不同类型的请求路由到不同的后端集群，实现对外提供统一的网关服务和对内进行有效的服务拆分。
  • 压力测试：通过配置设置不同集群的负载流量，预估集群的性能。
  • 负载均衡：为每一种负载类型都分配对应的容量，针对不同的请求做更细粒度的负载均衡，并弃用超出限定值的请求，进行服务保护。
  • 多区域弹性：跨越区域进行请求路由，旨在实现ELB（Elastic Load Balance，弹性负载均衡）使用的多样化，并保证边缘位置与使用者尽可能接近。

链路监控工具

  • Sleuth+Zipkin
  • Pinpoint

Spring Cloud Stream　　

分布式消息队列，是对Kafka, MQ的封装

Spring Cloud Security　　

对Spring Security的封装，并能配合Netflix使用

Spring Cloud Zookeeper　　

对Zookeeper的封装，使之能配置其它Spring Cloud的子项目使用

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