spring cloud的组件

spring cloud的组件简介

入门编程小白

1505人浏览 · 2022-07-29 22:18:21

入门编程小白 · 2022-07-29 22:18:21 发布

微服务架构是一种系统架构的设计风格。与传统的单体式架构（ALL IN ONE）不同，微服务架构提倡将一个单一的应用程序拆分成多个小型服务，这些小型服务都在各自独立的进程中运行，服务之间使用轻量级通信机制（通常是 HTTP RESTFUL API）进行通讯。
通常情况下，这些小型服务都是围绕着某个特定的业务进行构建的，每一个服务只专注于完成一项任务并把它做好，即“专业的人做专业的事”。
每个服务都能够独立地部署到各种环境中，例如开发环境、测试环境和生产环境等，每个服务都能独立启动或销毁而不会对其他服务造成影响。
这些服务之间的交互是使用标准的通讯技术进行的，因此不同的服务可以使用不同数据存储技术，甚至使用不同的编程语言。

Spring Cloud 被称为构建分布式微服务系统的“全家桶”，它并不是某一门技术，而是一系列微服务解决方案或框架的有序集合。它将市面上成熟的、经过验证的微服务框架整合起来，并通过 Spring Boot 的思想进行再封装，屏蔽调其中复杂的配置和实现原理，最终为开发人员提供了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。

Spring Cloud 中包含了 spring-cloud-config、spring-cloud-bus 等近 20 个子项目，提供了服务治理、服务网关、智能路由、负载均衡、断路器、监控跟踪、分布式消息队列、配置管理等领域的解决方案。

Eureka

Eureka 采用 CS（Client/Server，客户端/服务器）架构，它包括以下两大组件：

Eureka Server：Eureka 服务注册中心，主要用于提供服务注册功能。当微服务启动时，会将自己的服务注册到 Eureka Server。Eureka Server 维护了一个可用服务列表，存储了所有注册到 Eureka Server 的可用服务的信息，这些可用服务可以在 Eureka Server 的管理界面中直观看到。
Eureka Client：Eureka 客户端，通常指的是微服务系统中各个微服务，主要用于和 Eureka Server 进行交互。在微服务应用启动后，Eureka Client 会向 Eureka Server 发送心跳（默认周期为 30 秒）。若 Eureka Server 在多个心跳周期内没有接收到某个 Eureka Client 的心跳，Eureka Server 将它从可用服务列表中移除（默认 90 秒）。

Eureka 服务注册与发现

上图中共涉及到以下 3 个角色：

服务注册中心（Register Service）：它是一个 Eureka Server，用于提供服务注册和发现功能。
服务提供者（Provider Service）：它是一个 Eureka Client，用于提供服务。它将自己提供的服务注册到服务注册中心，以供服务消费者发现。
服务消费者（Consumer Service）：它是一个 Eureka Client，用于消费服务。它可以从服务注册中心获取服务列表，调用所需的服务。

Eureka 实现服务注册与发现的流程如下：

搭建一个 Eureka Server 作为服务注册中心；
服务提供者 Eureka Client 启动时，会把当前服务器的信息以服务名（spring.application.name）的方式注册到服务注册中心；
服务消费者 Eureka Client 启动时，也会向服务注册中心注册；
服务消费者还会获取一份可用服务列表，该列表中包含了所有注册到服务注册中心的服务信息（包括服务提供者和自身的信息）；
在获得了可用服务列表后，服务消费者通过 HTTP 或消息中间件远程调用服务提供者提供的服务。

服务注册中心（Eureka Server）所扮演的角色十分重要，它是服务提供者和服务消费者之间的桥梁。服务提供者只有将自己的服务注册到服务注册中心才可能被服务消费者调用，而服务消费者也只有通过服务注册中心获取可用服务列表后，才能调用所需的服务。

Spring Cloud Ribbon 是一套基于 Netflix Ribbon 实现的客户端负载均衡和服务调用工具。

Netflix Ribbon 是 Netflix 公司发布的开源组件，其主要功能是提供客户端的负载均衡算法和服务调用。Spring Cloud 将其与 Netflix 中的其他开源服务组件（例如 Eureka、Feign 以及 Hystrix 等）一起整合进 Spring Cloud Netflix 模块中，整合后全称为 Spring Cloud Netflix Ribbon。

Ribbon 是 Spring Cloud Netflix 模块的子模块，它是 Spring Cloud 对 Netflix Ribbon 的二次封装。通过它，我们可以将面向服务的 REST 模板（RestTemplate）请求转换为客户端负载均衡的服务调用。

Ribbon 是 Spring Cloud 体系中最核心、最重要的组件之一。它虽然只是一个工具类型的框架，并不像 Eureka Server（服务注册中心）那样需要独立部署，但它几乎存在于每一个使用 Spring Cloud 构建的微服务中。

负载均衡

在任何一个系统中，负载均衡都是一个十分重要且不得不去实施的内容，它是系统处理高并发、缓解网络压力和服务端扩容的重要手段之一。

负载均衡（Load Balance），简单点说就是将用户的请求平摊分配到多个服务器上运行，以达到扩展服务器带宽、增强数据处理能力、增加吞吐量、提高网络的可用性和灵活性的目的。

常见的负载均衡方式有两种：

服务端负载均衡
客户端负载均衡

服务端负载均衡

服务端负载均衡是最常见的负载均衡方式，其工作原理如下图。

客户端负载均衡

相较于服务端负载均衡，客户端服务在均衡则是一个比较小众的概念。

客户端负载均衡的工作原理如下图。

客户端负载均衡是将负载均衡逻辑以代码的形式封装到客户端上，即负载均衡器位于客户端。客户端通过服务注册中心（例如 Eureka Server）获取到一份服务端提供的可用服务清单。有了服务清单后，负载均衡器会在客户端发送请求前通过负载均衡算法选择一个服务端实例再进行访问，以达到负载均衡的目的；

客户端负载均衡也需要心跳机制去维护服务端清单的有效性，这个过程需要配合服务注册中心一起完成。

客户端负载均衡具有以下特点：

负载均衡器位于客户端，不需要单独搭建一个负载均衡服务器。
负载均衡是在客户端发送请求前进行的，因此客户端清楚地知道是哪个服务端提供的服务。
客户端都维护了一份可用服务清单，而这份清单都是从服务注册中心获取的。

Ribbon 就是一个基于 HTTP 和 TCP 的客户端负载均衡器，当我们将 Ribbon 和 Eureka 一起使用时，Ribbon 会从 Eureka Server（服务注册中心）中获取服务端列表，然后通过负载均衡策略将请求分摊给多个服务提供者，从而达到负载均衡的目的。

OpenFeign

Feign封装了Http调用流程，更适合面向接口化的编程习惯。

在服务调用的场景中，我们经常调用基于Http协议的服务，而我们经常使用到的远程调用框架可能有HttpURLConnection、Apache HttpComponnets、OkHttp3 、Forest、Netty等等，这些框架在基于自身的专注点提供了自身特性。而从角色划分上来看，他们的职能是一致的提供Http调用服务。

OpenFeign 全称 Spring Cloud OpenFeign，它是 Spring 官方推出的一种声明式服务调用与负载均衡组件，它的出现就是为了替代进入停更维护状态的 Feign。

OpenFeign 是 Spring Cloud 对 Feign 的二次封装，它具有 Feign 的所有功能，并在 Feign 的基础上增加了对 Spring MVC 注解的支持，例如 @RequestMapping、@GetMapping 和 @PostMapping 等。

OpenFeign 常用注解

使用 OpenFegin 进行远程服务调用时，常用注解如下表。

OpenFeign 超时控制

OpenFeign 客户端的默认超时时间为 1 秒钟，如果服务端处理请求的时间超过 1 秒就会报错。为了避免这样的情况，我们需要对 OpenFeign 客户端的超时时间进行控制。

OpenFeign 日志增强

OpenFeign 提供了日志打印功能，我们可以通过配置调整日志级别，来了解请求的细节。

Feign 为每一个 FeignClient 都提供了一个 feign.Logger 实例，通过它可以对 OpenFeign 服务绑定接口的调用情况进行监控。

熔断器

熔断器（Circuit Breaker）一词来源物理学中的电路知识，它的作用是当线路出现故障时，迅速切断电源以保护电路的安全。

微服务架构中的熔断器能够在某个服务发生故障后，向服务调用方返回一个符合预期的、可处理的降级响应（FallBack），而不是长时间的等待或者抛出调用方无法处理的异常。这样就保证了服务调用方的线程不会被长时间、不必要地占用，避免故障在微服务系统中的蔓延，防止系统雪崩效应的发生。

Spring Cloud Hystrix

Spring Cloud Hystrix 是一款优秀的服务容错与保护组件，也是 Spring Cloud 中最重要的组件之一。

Spring Cloud Hystrix 是基于 Netflix 公司的开源组件 Hystrix 实现的，它提供了熔断器功能，能够有效地阻止分布式微服务系统中出现联动故障，以提高微服务系统的弹性。Spring Cloud Hystrix 具有服务降级、服务熔断、线程隔离、请求缓存、请求合并以及实时故障监控等强大功能。

在微服务系统中，Hystrix 能够帮助我们实现以下目标：

保护线程资源：防止单个服务的故障耗尽系统中的所有线程资源。
快速失败机制：当某个服务发生了故障，不让服务调用方一直等待，而是直接返回请求失败。
提供降级（FallBack）方案：在请求失败后，提供一个设计好的降级方案，通常是一个兜底方法，当请求失败后即调用该方法。
防止故障扩散：使用熔断机制，防止故障扩散到其他服务。
监控功能：提供熔断器故障监控组件 Hystrix Dashboard，随时监控熔断器的状态。

Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 团队基于 Spring 5.0、Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等技术开发的高性能 API 网关组件。

Spring Cloud Gateway 旨在提供一种简单而有效的途径来发送 API，并为它们提供横切关注点，例如：安全性，监控/指标和弹性。