一、背景

1.1 應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)歷史

1.2 什么是微服務(wù)？
起源:微服務(wù)的概念源于 2014 年 3 月 Martin Fowler 所寫的一篇文章“Microservices”。文中內(nèi)容提到：微服務(wù)架構(gòu)是一種架構(gòu)模式，它提倡將單一應(yīng)用程序劃分成一組小的服務(wù)，服務(wù)之間互相協(xié)調(diào)、互相配合，為用戶提供最終價值。

通信方式:每個服務(wù)運行在其獨立的進程中，服務(wù)與服務(wù)間采用輕量級的通信機制互相溝通（通常是基于 HTTP 的 RESTful API）。

微服務(wù)的常規(guī)定義:微服務(wù)是一種架構(gòu)風格，一個大型復雜軟件應(yīng)用由一個或多個微服務(wù)組成。系統(tǒng)中的各個微服務(wù)可被獨立部署，各個微服務(wù)之間是松耦合的。每個微服務(wù)僅關(guān)注于完成一件任務(wù)。

把原來的一個完整的進程服務(wù)，拆分成兩個或兩個以上的進程服務(wù)，且互相之間存在調(diào)用關(guān)系，與原先單一的進程服務(wù)相比，就是“微服務(wù)”。（微服務(wù)是一個比較級的概念，而不是單一的概念）

1.3 微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢

• 可擴展性:在增加業(yè)務(wù)功能時，單一應(yīng)用架構(gòu)需要在原先架構(gòu)的代碼基礎(chǔ)上做比較大的調(diào)整，而微服務(wù)架構(gòu)只需要增加新的微服務(wù)節(jié)點，并調(diào)整與之有關(guān)聯(lián)的微服務(wù)節(jié)點即可。在增加業(yè)務(wù)響應(yīng)能力時，單一架構(gòu)需要進行整體擴容，而微服務(wù)架構(gòu)僅需要擴容響應(yīng)能力不足的微服務(wù)節(jié)點。
• 容錯性:在系統(tǒng)發(fā)生故障時，單一應(yīng)用架構(gòu)需要進行整個系統(tǒng)的修復，涉及到代碼的變更和應(yīng)用的啟停，而微服務(wù)架構(gòu)僅僅需要針對有問題的服務(wù)進行代碼的變更和服務(wù)的啟停。其他服務(wù)可通過重試、熔斷等機制實現(xiàn)應(yīng)用層面的容錯。
• 技術(shù)選型靈活:微服務(wù)架構(gòu)下，每個微服務(wù)節(jié)點可以根據(jù)完成需求功能的不同，自由選擇最適合的技術(shù)棧，即使對單一的微服務(wù)節(jié)點進行重構(gòu)，成本也非常低。
• 開發(fā)運維效率更高:每個微服務(wù)節(jié)點都是一個單一進程，都專注于單一功能，并通過定義良好的接口清晰表述服務(wù)邊界。由于體積小、復雜度低，每個微服務(wù)可由一個小規(guī)模團隊或者個人完全掌控，易于保持高可維護性和開發(fā)效率。

Spring Cloud作為目前最流行的微服務(wù)開發(fā)框架，不是采用了Spring Cloud框架就實現(xiàn)了微服務(wù)架構(gòu)，具備了微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢。正確的理解是使用Spring Cloud框架開發(fā)微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢（Spring Cloud就像工具，還需要“做”的過程）。

1.4 什么是Spring Boot？什么是Spring Cloud？

Spring Boot框架是由Pivotal團隊提供的全新框架，其設(shè)計目的是用來簡化基于Spring應(yīng)用的初始搭建以及開發(fā)過程。

SpringBoot框架使用了特定的方式來進行應(yīng)用系統(tǒng)的配置，從而使開發(fā)人員不再需要耗費大量精力去定義模板化的配置文件。

Spring Cloud是一個基于Spring Boot實現(xiàn)的云應(yīng)用開發(fā)工具，它為基于JVM的云應(yīng)用開發(fā)中的配置管理、服務(wù)注冊，服務(wù)發(fā)現(xiàn)、斷路器、智能路由、微代理、控制總線、全局鎖、決策競選、分布式會話和集群狀態(tài)管理等操作提供了一種簡單的開發(fā)方式。

1.5 微服務(wù)、Spring Boot、Spring Cloud三者之間的關(guān)系

• 思想：微服務(wù)是一種架構(gòu)的理念，提出了微服務(wù)的設(shè)計原則，從理論為具體的技術(shù)落地提供了指導思想。
  
• 腳手架：Spring Boot是一套快速配置腳手架，可以基于Spring Boot快速開發(fā)單個微服務(wù)。
  
• 多個組件的集合：Spring Cloud是一個基于Spring Boot實現(xiàn)的服務(wù)治理工具包；Spring Boot專注于快速、方便集成的單個微服務(wù)個體；Spring Cloud關(guān)注全局的服務(wù)治理框架。

二、技術(shù)解析

2.1 Everything is jar, Everything is http

Spring Boot通過@SpringBootApplication注解標識為Spring Boot應(yīng)用程序。所有的應(yīng)用都通過jar包方式編譯，部署和運行。

@SpringBootApplication 
public class Application {   
  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Application.class);   
  public static void main(String[] args) {     
    SpringApplication.run(Application.class, args);     
    LOGGER.info(”啟動成功！");   
  } 
}

每個Spring Boot的應(yīng)用都可以通過內(nèi)嵌web容器的方式提供http服務(wù)，僅僅需要在pom文件中依賴spring-boot-start-web即可，原則上微服務(wù)架構(gòu)希望每個獨立節(jié)點都提供http服務(wù)。

<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

2.2 Spring boot Task 任務(wù)啟動和定時任務(wù)

在Spring Boot需要啟動任務(wù)時，只要繼承CommandLineRunner接口實現(xiàn)其run方法即可。

@SpringBootApplication 
public class ClientDataListener implements CommandLineRunner
  public void run(String... strings) throws Exception {   
    clientInfoListenerHandler(); 
  }
}

在Spring Boot需要執(zhí)行定時任務(wù)時，只需要在定時任務(wù)方法上增加@Scheduled(cron = “0 15 0 * * ?”)注解（支持標準cron表達式），并且在服務(wù)啟動類上增加@EnableScheduling的注解即可。

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class Application {   
  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Application.class);   
  public static void main(String[] args) {     
    SpringApplication.run(Application.class, args);     
    LOGGER.info(”啟動成功！");   
  } 
}
// some class
@Scheduled(cron = "0 15 0 * * ?")
public void someTimeTask() {
  ***
}

2.3 Spring boot Actuator 監(jiān)控

Actuator是spring boot提供的對應(yīng)用系統(tǒng)自身進行監(jiān)控的組件，在引入spring-boot-start-web基礎(chǔ)上引入spring-boot-starter-actuator即可。

<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

2.4 Spring cloud Config 配置中心

在我們實現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)時，每個微服務(wù)節(jié)點都需要自身的相關(guān)配置數(shù)據(jù)項，當節(jié)點眾多，維護就變得非常困難，因此需要建立一個中心配置服務(wù)。

Spring Cloud Config分為兩部分。Spring Cloud Config server作為一個服務(wù)進程，Spring Cloud Config File為配置文件存放位置。

2.5 Spring cloud Eureka 服務(wù)注冊中心

服務(wù)注冊的概念早在微服務(wù)架構(gòu)之前就出現(xiàn)了，微服務(wù)架構(gòu)更是把原先的單一應(yīng)用節(jié)點拆分成非常多的微服務(wù)節(jié)點?；ハ嘀g的調(diào)用關(guān)系會非常復雜，Spring Cloud Eureka作為注冊中心，所有的微服務(wù)都可以將自身注冊到Spring Cloud Eureka進行統(tǒng)一的管理和訪問（Eureka和Zookeeper不同，在AOP原則中選擇了OP，更強調(diào)服務(wù)的有效性）

2.6 Spring cloud Zuul 服務(wù)端智能路由

當我們把所有的服務(wù)都注冊到Eureka（服務(wù)注冊中心）以后，就涉及到如何調(diào)用的問題。Spring Cloud Zuul是Spring Cloud提供的服務(wù)端代理組件，可以看做是網(wǎng)關(guān)，Zuul通過Eureka獲取到可用的服務(wù)，通過映射配置，客戶端通過訪問Zuul來訪問實際需要需要訪問的服務(wù)。所有的服務(wù)通過spring.application.name做標識，

不同IP地址，相同spring.application.name就是一個服務(wù)集群。當我們增加一個相同spring.application.name的節(jié)點，Zuul通過和Eureka通信獲取新增節(jié)點的信息實現(xiàn)智能路由，增加該類型服務(wù)的響應(yīng)能力。

2.7 Spring cloud Ribbon 客戶端智能路由

與Spring Cloud Zuul的服務(wù)端代理相對應(yīng)，Spring Cloud Ribbon提供了客戶端代理。在服務(wù)端代理中，客戶端并不需要知道最終是哪個微服務(wù)節(jié)點為之提供服務(wù)，而客戶端代理獲取實質(zhì)提供服務(wù)的節(jié)點，并選擇一個進行服務(wù)調(diào)用。Ribbon和Zuul相似，也是通過和Eureka（服務(wù)注冊中心）進行通信來實現(xiàn)客戶端智能路由。

2.8 Spring cloud Sleuth 分布式追蹤

2.9 Spring cloud Zipkin 調(diào)用鏈

2.10 Spring cloud Feign http客戶端

Spring Cloud Feign是一種聲明式、模板化的http客戶端。 使用Spring Cloud Feign請求遠程服務(wù)時能夠像調(diào)用本地方法一樣，讓開發(fā)者感覺不到這是遠程方法（Feign集成了Ribbon做負載均衡）。

把遠程服務(wù)和本地服務(wù)做映射

@FeignClient(name = "rabbitmq-http", url = "${SKYTRAIN_RABBITMQ_HTTP}") 
public interface TaskService {   
  @RequestMapping(value = "/api/queues", method = RequestMethod.GET)   
  public String query(@RequestHeader("Authorization") String token); 
}

以調(diào)用本地服務(wù)的方式調(diào)用遠程服務(wù)

@Autowired 
private TaskService taskService; 
private String queryRabbitmqStringInfo() {   
  byte[] credentials = Base64 .encodeBase64((rabbitmqHttpUserName + ":" + rabbitmqHttpPassword).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));   
  String token = "Basic " + new String(credentials, StandardCharsets.UTF_8);   
  return taskService.query(token); 
}

2.11 Spring cloud Hystrix 斷路器

三、微服務(wù)實踐

3.1 我們開發(fā)的幾個微服務(wù)組件—應(yīng)用管理中心

應(yīng)用管理中心可以對每個已經(jīng)注冊的微服務(wù)節(jié)點進行停止，編譯，打包，部署，啟動的完整的上線操作。

3.2 我們開發(fā)的幾個微服務(wù)組件—zookeeper數(shù)據(jù)查詢中心

zookeeper數(shù)據(jù)查詢中心根據(jù)zookeeper地址，端口，命令獲取zookeeper數(shù)據(jù)信息。

3.3 我們開發(fā)的幾個微服務(wù)組件—微服務(wù)健康檢測中心

健康檢測中心周期性檢查每個微服務(wù)的狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)有微服務(wù)狀態(tài)處于DOWN或連接超時時，觸發(fā)報警。

3.4 我們開發(fā)的幾個微服務(wù)組件—定時任務(wù)查詢中心

// 在BeanPostProcessor子類中攔截
@Component
public class SkytrainBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor, Ordered {
  ***
  /**
   * Bean 實例化之后進行的處理
   */
  public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    beanPostProcessor.postProcessAfter(bean, beanName);
    return bean;
  }
  ***
}
// 攔截后獲取定時任務(wù)注解
***
public Object postProcessAfter(Object bean, String beanName) {
  Class targetClass = AopUtils.getTargetClass(bean);
  Map annotatedMethods = MethodIntrospector.selectMethods(targetClass,
      new MethodIntrospector.MetadataLookup() {
 
        public Set inspect(Method method) {
 
          Set scheduledMethods = AnnotatedElementUtils.getMergedRepeatableAnnotations(method,
              Scheduled.class, Schedules.class);
          return (!scheduledMethods.isEmpty() ? scheduledMethods : null);
        }
      });
  if (!annotatedMethods.isEmpty()) {
    String className = targetClass.getName();
    for (Map.Entry entry : annotatedMethods.entrySet()) {
      Method method = entry.getKey();
      for (Scheduled scheduled : entry.getValue()) {
        String key = className + ":" + method.getName();
        String value = scheduled.toString();
        taskInfos.put(key, value);
      }
    }
  }
  return null;
}
***
 
// 獲取定時任務(wù)后注冊
***
public void taskRegister() {
  String nodeInfo = ipAddress + ":" + serverPort + ":";
  try {
    /**
     * 定時任務(wù)
     */
    Map infos = taskInfos;
    for (Entry item : infos.entrySet()) {
      String taskId = nodeInfo + item.getKey();
      String taskParameter = item.getValue();
      JSONObject info = new JSONObject();
      info.put("taskId", taskId);
      info.put("taskParameter", taskParameter);
      info.put("applicationName", applicationName);
      info.put("taskType", "schedule");
      LOGGER.info(info.toString());
      zooKeeperExecutor.createZKNode(SKYTRAIN_TASK_ZKNODE_PREFIX + taskId, info.toString());
    }
  }
  catch (Exception ex) {
    LOGGER.error("", ex);
  }
}
***

3.5 微服務(wù)的分類

• 微服務(wù)平臺組件
• 公共服務(wù)組件
• 基礎(chǔ)服務(wù)組件/業(yè)務(wù)服務(wù)組件

3.6 整體微服務(wù)架構(gòu)圖

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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