Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)（第2版）第1章 微服務(wù)架構(gòu)與Spring Cloud

第1章微服務(wù)架構(gòu)與SpringCloud《SpringCloud微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)（第2版）》學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target了解系統(tǒng)架構(gòu)的演變，能夠簡述單體應(yīng)用架構(gòu)、垂直應(yīng)用架構(gòu)、SOA的特點了解微服務(wù)架構(gòu)的特點，能夠簡述微服務(wù)架構(gòu)的特點熟悉微服務(wù)架構(gòu)中的常見概念，能夠簡述微服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)、服務(wù)調(diào)用、負(fù)載均衡、API網(wǎng)關(guān)、服務(wù)容錯和鏈路追蹤的概念了解常見的微服務(wù)框架，能夠簡述ApacheServiceComb、SpringCloud、SpringCloudAlibaba的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target了解SpringCloud概述，能夠簡述SpringCloud的特點熟悉SpringCloud核心組件和架構(gòu)，能夠簡述Spring

Cloud常用組件的作用了解SpringCloud版本說明，能夠簡述SpringCloud新舊版本命名方式章節(jié)概述/Summary隨著社會進步和科技發(fā)展，人們對互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的需求不斷增加。面對日益復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求，如何降低業(yè)務(wù)之間的耦合性、快速部署項目、輕松且持續(xù)改進項目是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品急需解決的問題。為了解決這個問題微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)運而生，SpringCloud是目前主流的微服務(wù)架構(gòu)之一。本章將引領(lǐng)讀者深入了解微服務(wù)架構(gòu)和SpringCloud。目錄/Contents1.11.2微服務(wù)架構(gòu)簡介初識SpringCloud1.3SpringCloud版本說明微服務(wù)架構(gòu)簡介1.11.1

微服務(wù)架構(gòu)簡介系統(tǒng)架構(gòu)是指一個系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)或設(shè)計，其定義了系統(tǒng)的組件、模塊、接口等，在系統(tǒng)中起到指導(dǎo)和約束的作用。微服務(wù)架構(gòu)是當(dāng)前常見的系統(tǒng)架構(gòu)，它可以將系統(tǒng)模塊化，使得每個模塊都可以獨立部署、運行并進行組合，從而更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的可擴展性、高可用性和容錯性，并且可以更加靈活地適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)場景。微服務(wù)架構(gòu)是通過一系列的演變過程逐步形成的，下面將對系統(tǒng)架構(gòu)的演變，以及微服務(wù)架構(gòu)的相關(guān)知識進行講解。1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！了解系統(tǒng)架構(gòu)的演變，能夠簡述單體應(yīng)用架構(gòu)、垂直應(yīng)用架構(gòu)、SOA和微服務(wù)架構(gòu)的特點1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和技術(shù)的日益演進，系統(tǒng)架構(gòu)也在不斷演變。從最初的單體應(yīng)用架構(gòu)，到如今廣受歡迎的微服務(wù)架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)一直在探求創(chuàng)新，以提高系統(tǒng)的可擴展性、可維護性和可用性，以應(yīng)對業(yè)務(wù)需求和用戶體驗的不斷變化。1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變單體應(yīng)用架構(gòu)指的是所有服務(wù)或者功能都封裝在一個應(yīng)用中的架構(gòu)，即應(yīng)用程序所有業(yè)務(wù)場景的表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層都在一個工程中進行開發(fā)、部署和運行。在單體應(yīng)用架構(gòu)中，應(yīng)用程序的各個模塊通過方法調(diào)用或共享內(nèi)存等方式進行通信，通常共享相同的數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用程序的邏輯和數(shù)據(jù)都集中在一起。單體應(yīng)用架構(gòu)1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變優(yōu)點項目架構(gòu)簡單，技術(shù)結(jié)構(gòu)單一，周期短，前期用人成本低。缺點代碼可讀性、可維護性和可擴展性下降。系統(tǒng)性能擴展只能通過擴展集群結(jié)點。應(yīng)用中的任何一個Bug都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)宕機。1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變垂直應(yīng)用架構(gòu)是一種將應(yīng)用程序按照業(yè)務(wù)邏輯或模塊進行分解和設(shè)計的架構(gòu)方式。針對單體應(yīng)用架構(gòu)存在的問題，可以使用垂直應(yīng)用架構(gòu)來解決。垂直應(yīng)用架構(gòu)將單體應(yīng)用拆分成若干個獨立的小應(yīng)用，每個小應(yīng)用單獨部署到不同的服務(wù)器上，以提升效率。垂直應(yīng)用架構(gòu)1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變優(yōu)點拆分成多個應(yīng)用，分別部署到不同的服務(wù)器，減輕服務(wù)器壓力。對獨立的Web應(yīng)用可以單獨進行優(yōu)化，方便水平擴展，提高容錯率。缺點系統(tǒng)之間相互獨立，無法直接進行相互調(diào)用。不同的系統(tǒng)可能存在重復(fù)的開發(fā)任務(wù)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余、代碼冗余、功能冗余等問題。1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變SOA(Service-OrientedArchitecture，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))是一個組件模型，基于SOA可以將系統(tǒng)不同功能單元拆分成服務(wù)，這些服務(wù)之間通過定義良好的接口和契約進行聯(lián)系，可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件(服務(wù))進行分布式部署、組合和使用，從而可以更加靈活、高效地實現(xiàn)服務(wù)的設(shè)計、開發(fā)、部署和管理。SOA1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變優(yōu)點基于SOA的應(yīng)用各個服務(wù)之間的耦合度較低，可讀性及可維護性比較好。缺點抽取服務(wù)的粒度較大，服務(wù)提供方與調(diào)用方接口耦合度較高，調(diào)用關(guān)系錯綜復(fù)雜。1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變微服務(wù)架構(gòu)是一種系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計風(fēng)格，微服務(wù)架構(gòu)提倡將一個大型、復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)拆分成多個獨立的小型服務(wù)，每個服務(wù)都可以獨立構(gòu)建、運行、部署、擴展和維護。服務(wù)之間通過輕量級的通信機制協(xié)同工作，最終組成一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)。微服務(wù)架構(gòu)在某種程度上是面向服務(wù)的架構(gòu)SOA繼續(xù)發(fā)展的下一步，微服務(wù)架構(gòu)更加強調(diào)服務(wù)的徹底拆分。微服務(wù)架構(gòu)1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變1.1.1

系統(tǒng)架構(gòu)的演變優(yōu)點通過服務(wù)的原子化拆分，每個服務(wù)可以獨立打包、部署和升級，小團隊的交付周期將縮短，運維成本也將大幅度下降。缺點對技術(shù)成本高，需要解決系統(tǒng)的容錯、分布式事務(wù)等問題。如果微服務(wù)過多，會造成服務(wù)管理成本提高，不利于系統(tǒng)維護，服務(wù)拆分粒度過細(xì)也會導(dǎo)致系統(tǒng)變得凌亂。1.1.2微服務(wù)架構(gòu)的特點先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！了解微服務(wù)架構(gòu)的特點，能夠簡述微服務(wù)架構(gòu)的特點1.1.2微服務(wù)架構(gòu)的特點微服務(wù)架構(gòu)和SOA從功能角度來看有相似之處，兩者將系統(tǒng)功能進行抽象，采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)的方式來實現(xiàn)不同應(yīng)用程序之間的集成。微服務(wù)架構(gòu)可以被視作SOA的升華，通過更加注重“業(yè)務(wù)組件化和服務(wù)化”的思想來改進SOA。采用微服務(wù)架構(gòu)后，一個原本的業(yè)務(wù)系統(tǒng)會被拆分成多個小型應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以獨立地進行開發(fā)、設(shè)計和運行。1.1.2微服務(wù)架構(gòu)的特點微服務(wù)架構(gòu)能夠成為目前最主流的架構(gòu)之一，主要得益于它如下的特點。復(fù)雜度可控每個服務(wù)專注于特定的業(yè)務(wù)功能，每個服務(wù)的代碼庫更小，復(fù)雜度更低，更容易進行維護。便于部署和維護由于每個模塊只關(guān)注自身的功能，修改時只需要關(guān)注相關(guān)模塊。技術(shù)選型靈活允許開發(fā)人員根據(jù)項目業(yè)務(wù)需求和團隊特點，選擇不同的編程語言和工具進行開發(fā)和部署。易于擴展擴展新功能只需要新建一個對應(yīng)的獨立數(shù)據(jù)庫和新的模塊，不需要在現(xiàn)有模塊上進行修改。易于容錯故障會被隔離在單個服務(wù)中，其他服務(wù)可以繼續(xù)正常運行，不會受到故障的影響。1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！熟悉微服務(wù)架構(gòu)中的常見概念，能夠簡述微服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)、服務(wù)調(diào)用、負(fù)載均衡、API網(wǎng)關(guān)、服務(wù)容錯和鏈路追蹤的概念1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念微服務(wù)架構(gòu)的主要目的是實現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的解耦。隨著系統(tǒng)業(yè)務(wù)的日趨復(fù)雜，使得服務(wù)之間的調(diào)用關(guān)系變得越來越復(fù)雜。同時，服務(wù)之間的遠(yuǎn)程通信也會因為存在網(wǎng)絡(luò)通信問題而變得更加復(fù)雜。針對這種情況，需要在微服務(wù)架構(gòu)中進行服務(wù)治理，以簡化服務(wù)之間的通信關(guān)系，提高整體系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念服務(wù)注冊中心：讓所有的微服務(wù)在啟動時將自身信息如地址、版本、負(fù)載均衡策略等注冊到其中，同時微服務(wù)也可以從服務(wù)注冊中心上查詢獲取其他微服務(wù)的信息。服務(wù)注冊：服務(wù)實例將自身服務(wù)信息注冊到注冊中心，以及暴露服務(wù)自身狀態(tài)以及訪問協(xié)議等信息。服務(wù)發(fā)現(xiàn)：服務(wù)實例請求注冊中心獲取所依賴服務(wù)信息。1.服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念目前主流的遠(yuǎn)程調(diào)用技術(shù)包括基于HTTP的RESTful接口和基于TCP的RPC協(xié)議。REST（RepresentationalStateTransfer，表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移）是一種基于HTTP調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)化格式，可以通過標(biāo)準(zhǔn)的HTTP方法進行調(diào)用，有良好的查錯機制，尤其適合在跨域調(diào)用時使用。RESTful是指遵循REST風(fēng)格的Web服務(wù)，可以使得客戶端和服務(wù)器之間的交互更加簡單、直觀。RPC（RemoteProcedureCalls，遠(yuǎn)程過程調(diào)用）協(xié)議是一種進程間通信方式，可以讓遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用像調(diào)用本地服務(wù)一樣簡單和透明。2.服務(wù)調(diào)用1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念負(fù)載均衡是高可用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)鍵組件，通常用于將工作負(fù)載分配到多個服務(wù)器來提高網(wǎng)站、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫或其他服務(wù)的性能和可靠性。在微服務(wù)架構(gòu)中，因為服務(wù)之間的負(fù)載大小可能不同，如果不通過合理的分配負(fù)載到各個服務(wù)實例中，能導(dǎo)致某些服務(wù)實例過載而引發(fā)服務(wù)性能下降、錯誤率增加、連鎖故障等問題，甚至可能引起整個系統(tǒng)的崩潰。3.負(fù)載均衡1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念微服務(wù)架構(gòu)中不同的服務(wù)一般會有不同的網(wǎng)絡(luò)地址，隨著業(yè)務(wù)的新增，系統(tǒng)中的服務(wù)日趨增多，外部客戶端調(diào)用不同微服務(wù)的接口可能會面臨以下問題?？蛻舳诵枰{(diào)用多個不同的網(wǎng)絡(luò)地址，增加難度。在某些場景下，可能存在跨域請求問題。每個微服務(wù)都需要單獨進行身份認(rèn)證。4.API網(wǎng)關(guān)1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念A(yù)PI網(wǎng)關(guān)的基本功能包括統(tǒng)一接入、安全防護、協(xié)議適配、流量管控、長短鏈接支持和容錯能力等，它可以將所有API調(diào)用統(tǒng)一接入到API網(wǎng)關(guān)層，由API網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一接入和輸出，各個API服務(wù)提供團隊就可以專注于自己的業(yè)務(wù)邏輯處理。4.API網(wǎng)關(guān)1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念在微服務(wù)架構(gòu)中，一個請求往往需要調(diào)用多個服務(wù)，若其中的某個服務(wù)不可用，在沒有做服務(wù)容錯的情況下，有可能會導(dǎo)致一連串服務(wù)不可用，從而引發(fā)服務(wù)雪崩現(xiàn)象，而服務(wù)容錯就是確保系統(tǒng)在出現(xiàn)服務(wù)故障時，能夠具備自我修復(fù)和自我保護的能力?？刹捎枚喾N技術(shù)手段，如重試機制、熔斷機制、限流機制、降級機制等來實現(xiàn)服務(wù)容錯，以確保系統(tǒng)具備高可用性和穩(wěn)定性。5.服務(wù)容錯1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念在微服務(wù)架構(gòu)中，由于服務(wù)之間的相互調(diào)用和依賴關(guān)系十分復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障或異常，排查問題可能非常困難。通過鏈路追蹤，可以對服務(wù)調(diào)用鏈進行跟蹤和監(jiān)測，以快速定位和解決潛在的問題，提高服務(wù)的運行效率和可靠性。6.鏈路追蹤1.1.4

常見的微服務(wù)框架先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！了解常見的微服務(wù)框架，能夠說出ApacheServiceComb、SpringCloud、SpringCloudAlibaba的概念1.1.4

常見的微服務(wù)框架ApacheServiceComb常見微服務(wù)框架業(yè)界第一個Apache微服務(wù)頂級項目，提供了一站式的微服務(wù)開源解決方案。SpringCloud由SpringPivotal團隊開發(fā)的一個構(gòu)建分布式系統(tǒng)的開源框架，以SpringBoot為基礎(chǔ)。SpringCloudAlibabaSpringCloud的衍生項目，集成了Alibaba開源的多個微服務(wù)產(chǎn)品。1.1.4

常見的微服務(wù)框架上述三個框架都能夠用于構(gòu)建分布式微服務(wù)系統(tǒng)。ServiceComb偏向于模塊化和高可用方面。SpringCloud偏向于簡單易用、靈活配置方面。SpringCloudAlibaba則集成了更多的Alibaba開源的產(chǎn)品組件，能夠提供更全面、更完整的解決方案。當(dāng)前SpringCloud和SpringCloudAlibaba的應(yīng)用相對更廣泛，后續(xù)將主要對SpringCloud和SpringCloudAlibaba提供的微服務(wù)開發(fā)解決方案進行講解。初識SpringCloud1.21.2.1

SpringCloud概述先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！了解SpringCloud概述，能夠說出SpringCloud的特點1.2.1

SpringCloud概述SpringCloud是一系列框架的集合，它基于SpringBoot開發(fā)的便利性簡化了分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)，如服務(wù)發(fā)現(xiàn)與注冊、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、斷路器、數(shù)據(jù)監(jiān)控等，都可以用SpringBoot的開發(fā)風(fēng)格做到一鍵啟動和部署。SpringCloud并沒有重復(fù)制造輪子，它只是將目前各家公司開發(fā)的比較成熟、經(jīng)得起實際考驗的服務(wù)框架組合起來，通過SpringBoot風(fēng)格進行再封裝屏蔽掉了復(fù)雜的配置和實現(xiàn)原理，最終給開發(fā)者留出了一套簡單易懂、易部署和易維護的分布式系統(tǒng)開發(fā)工具包。1.2.1

SpringCloud概述0102030405Spring生態(tài)圈中的一員，SpringCloud中包含了近20個子項目。繼承了SpringBoot快速構(gòu)建和自動化配置的優(yōu)點。采用模塊化開發(fā)的方式，每個模塊獨立開發(fā)運行，互不干擾。每個模塊通常都是一個獨立的SpringBoot項目，模塊的功能是橫向開發(fā)的。提供了用于服務(wù)容錯的組件，以保證某個模塊出錯后能夠有備用模塊或者善后處理。功能強大，組件齊全快速啟動，方便部署模塊化部署，降低維護成本擴展性和穩(wěn)定性較佳良好的容錯機制SpringCloud的特點1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！熟悉SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)，能夠簡述SpringCloud常見核心組件的作用SpringCloud的本質(zhì)是在SpringBoot的基礎(chǔ)上增加了一堆微服務(wù)相關(guān)的規(guī)范，并對應(yīng)用上下文進行了功能增強。目前除了Spring官方提供的具體實現(xiàn)之外，還有SpringCloudNetflix、SpringCloudAlibaba等實現(xiàn)。通過組件化的方式，SpringCloud將這些實現(xiàn)整合到一起構(gòu)成全家桶式的微服務(wù)技術(shù)棧。1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)組件名稱描述EurekaSpringCloudNetflix中的服務(wù)治理組件，包含服務(wù)注冊中心、服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)機制的實現(xiàn)RibbonSpringCloudNetflix中的客戶端負(fù)載均衡組件HystrixSpringCloudNetflix的容錯管理組件，為服務(wù)中出現(xiàn)的延遲和故障提供強大的容錯能力FeignSpringCloudNetflix中實現(xiàn)負(fù)載均衡和服務(wù)調(diào)用的開源組件ZuulSpringCloudNetflix中的API網(wǎng)關(guān)組件，提供了智能路由、訪問過濾等功能SpringCloudNetflix的常用組件1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)SpringCloudAlibaba的常用組件組件名稱描述NacosSpringCloudAlibaba中動態(tài)服務(wù)發(fā)現(xiàn)、配置和服務(wù)管理的組件，可以理解為服務(wù)注冊中心和配置中心的組合體SentinelSpringCloudAlibaba中面向分布式微服務(wù)架構(gòu)的輕量級高可用流量控制組件，用于客戶端容錯保護SeataSpringCloudAlibaba的分布式事務(wù)解決方案，能夠在微服務(wù)架構(gòu)下提供高性能且簡單易用的分布式事務(wù)服務(wù)1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)SpringCloud的常用組件組件名稱描述ConsulSpringCloud中的服務(wù)注冊中心，用于實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)與配置ConfigSpringCloud中的分布式配置中心，為微服務(wù)架構(gòu)中各個微服務(wù)提供集中化的外部配置支持GatewaySpringCloud中的API網(wǎng)關(guān)，旨在提供一種簡單而有效的途徑來發(fā)送APISleuthSpringCloud中的分布式系統(tǒng)服務(wù)鏈追蹤組件OpenFeignSpringCloud中的聲明式服務(wù)調(diào)用與負(fù)載均衡組件1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)SpringCloud通過集成各種組件和開源項目，提供了一整套完整的微服務(wù)架構(gòu)解決方案，其中包括服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)、配置中心、負(fù)載均衡、斷路器、網(wǎng)關(guān)等多種組件和功能，這些組件和功能相互協(xié)作，構(gòu)成了SpringCloud的體系結(jié)構(gòu)。1.2.2SpringCloud核心組件和體系結(jié)構(gòu)SpringCloud版本說明1.21.3

SpringCloud版本說明先定一個小目標(biāo)！

先定一個小目標(biāo)！了解SpringCloud版本說明，能夠簡述SpringCloud新舊版本號定義方式1.1.3微服務(wù)架構(gòu)的常見概念SpringCloud早期的版本通常以“版本名稱+小版本名稱”的格式命名，其中版本名稱以倫敦的地鐵站名稱的首字母A~Z依次命名。小版本名稱通常有BUILD-SNAPSHOT（開發(fā)的快照版本）、M（里程碑版本）、RELEASE（候選發(fā)布版本）、SR（正式修訂版本）。當(dāng)SpringCloud版本的發(fā)布內(nèi)容積累到臨界點或者一個嚴(yán)重Bug解決后，就會發(fā)布一個ServiceReleases版