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本文為轉(zhuǎn)載文章，作者：中華石杉，十余年BAT架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，傾囊相授。作者微信公眾號：石杉的架構(gòu)筆記（ID:shishan100）

概述

毫無疑問，Spring Cloud是目前微服務(wù)架構(gòu)領(lǐng)域的翹楚，無數(shù)的書籍博客都在講解這個技術(shù)。不過大多數(shù)講解還停留在對Spring Cloud功能使用的層面，其底層的很多原理，很多人可能并不知曉。因此本文將通過大量的手繪圖，給大家談?wù)凷pring Cloud微服務(wù)架構(gòu)的底層原理。

實(shí)際上，Spring Cloud是一個全家桶式的技術(shù)棧，包含了很多組件。本文先從其最核心的幾個組件入手，來剖析一下其底層的工作原理。也就是Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul這幾個組件。

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一、業(yè)務(wù)場景介紹

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先來給大家說一個業(yè)務(wù)場景，假設(shè)咱們現(xiàn)在開發(fā)一個電商網(wǎng)站，要實(shí)現(xiàn)支付訂單的功能，流程如下：

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• 創(chuàng)建一個訂單之后，如果用戶立刻支付了這個訂單，我們需要將訂單狀態(tài)更新為“已支付”

• 扣減相應(yīng)的商品庫存

• 通知倉儲中心，進(jìn)行發(fā)貨

• 給用戶的這次購物增加相應(yīng)的積分

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針對上述流程，我們需要有訂單服務(wù)、庫存服務(wù)、倉儲服務(wù)、積分服務(wù)。整個流程的大體思路如下：

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• 用戶針對一個訂單完成支付之后，就會去找訂單服務(wù)，更新訂單狀態(tài)

• 訂單服務(wù)調(diào)用庫存服務(wù)，完成相應(yīng)功能

• 訂單服務(wù)調(diào)用倉儲服務(wù)，完成相應(yīng)功能

• 訂單服務(wù)調(diào)用積分服務(wù)，完成相應(yīng)功能

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至此，整個支付訂單的業(yè)務(wù)流程結(jié)束

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下圖這張圖，清晰表明了各服務(wù)間的調(diào)用過程：

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好！有了業(yè)務(wù)場景之后，咱們就一起來看看Spring?Cloud微服務(wù)架構(gòu)中，這幾個組件如何相互協(xié)作，各自發(fā)揮的作用以及其背后的原理。

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二、Spring Cloud核心組件：Eureka

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咱們來考慮第一個問題：訂單服務(wù)想要調(diào)用庫存服務(wù)、倉儲服務(wù)，或者是積分服務(wù)，怎么調(diào)用？

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• 訂單服務(wù)壓根兒就不知道人家?guī)齑娣?wù)在哪臺機(jī)器上啊！他就算想要發(fā)起一個請求，都不知道發(fā)送給誰，有心無力！

• 這時候，就輪到Spring Cloud Eureka出場了。Eureka是微服務(wù)架構(gòu)中的注冊中心，專門負(fù)責(zé)服務(wù)的注冊與發(fā)現(xiàn)。

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?咱們來看看下面的這張圖，結(jié)合圖來仔細(xì)剖析一下整個流程：?

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如上圖所示，庫存服務(wù)、倉儲服務(wù)、積分服務(wù)中都有一個Eureka Client組件，這個組件專門負(fù)責(zé)將這個服務(wù)的信息注冊到Eureka Server中。說白了，就是告訴Eureka Server，自己在哪臺機(jī)器上，監(jiān)聽著哪個端口。而Eureka Server是一個注冊中心，里面有一個注冊表，保存了各服務(wù)所在的機(jī)器和端口號

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訂單服務(wù)里也有一個Eureka Client組件，這個Eureka Client組件會找Eureka Server問一下：庫存服務(wù)在哪臺機(jī)器啊？監(jiān)聽著哪個端口啊？倉儲服務(wù)呢？積分服務(wù)呢？然后就可以把這些相關(guān)信息從Eureka Server的注冊表中拉取到自己本地緩存起來。

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這時如果訂單服務(wù)想要調(diào)用庫存服務(wù)，不就可以找自己本地的Eureka Client問一下庫存服務(wù)在哪臺機(jī)器？監(jiān)聽哪個端口嗎？收到響應(yīng)后，緊接著就可以發(fā)送一個請求過去，調(diào)用庫存服務(wù)扣減庫存的那個接口！同理，如果訂單服務(wù)要調(diào)用倉儲服務(wù)、積分服務(wù)，也是如法炮制。

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總結(jié)一下：

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• Eureka?Client：負(fù)責(zé)將這個服務(wù)的信息注冊到Eureka Server中

• Eureka Server：注冊中心，里面有一個注冊表，保存了各個服務(wù)所在的機(jī)器和端口號

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三、Spring Cloud核心組件：Feign

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現(xiàn)在訂單服務(wù)確實(shí)知道庫存服務(wù)、積分服務(wù)、倉庫服務(wù)在哪里了，同時也監(jiān)聽著哪些端口號了。但是新問題又來了：難道訂單服務(wù)要自己寫一大堆代碼，跟其他服務(wù)建立網(wǎng)絡(luò)連接，然后構(gòu)造一個復(fù)雜的請求，接著發(fā)送請求過去，最后對返回的響應(yīng)結(jié)果再寫一大堆代碼來處理嗎？

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這是上述流程翻譯的代碼片段，咱們一起來看看，體會一下這種絕望而無助的感受！！！

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友情提示，前方高能：

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看完上面那一大段代碼，有沒有感到后背發(fā)涼、一身冷汗？實(shí)際上你進(jìn)行服務(wù)間調(diào)用時，如果每次都手寫代碼，代碼量比上面那段要多至少幾倍，所以這個事兒壓根兒就不是地球人能干的。

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既然如此，那怎么辦呢？別急，Feign早已為我們提供好了優(yōu)雅的解決方案。來看看如果用Feign的話，你的訂單服務(wù)調(diào)用庫存服務(wù)的代碼會變成啥樣？

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看完上面的代碼什么感覺？是不是感覺整個世界都干凈了，又找到了活下去的勇氣！沒有底層的建立連接、構(gòu)造請求、解析響應(yīng)的代碼，直接就是用注解定義一個 FeignClient接口，然后調(diào)用那個接口就可以了。人家Feign Client會在底層根據(jù)你的注解，跟你指定的服務(wù)建立連接、構(gòu)造請求、發(fā)起靕求、獲取響應(yīng)、解析響應(yīng)，等等。這一系列臟活累活，人家Feign全給你干了。

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那么問題來了，Feign是如何做到這么神奇的呢？很簡單，Feign的一個關(guān)鍵機(jī)制就是使用了動態(tài)代理。咱們一起來看看下面的圖，結(jié)合圖來分析：

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• 首先，如果你對某個接口定義了@FeignClient注解，Feign就會針對這個接口創(chuàng)建一個動態(tài)代理

• 接著你要是調(diào)用那個接口，本質(zhì)就是會調(diào)用?Feign創(chuàng)建的動態(tài)代理，這是核心中的核心

• Feign的動態(tài)代理會根據(jù)你在接口上的@RequestMapping等注解，來動態(tài)構(gòu)造出你要請求的服務(wù)的地址

• 最后針對這個地址，發(fā)起請求、解析響應(yīng)

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四、Spring Cloud核心組件：Ribbon

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說完了Feign，還沒完。現(xiàn)在新的問題又來了，如果人家?guī)齑娣?wù)部署在了5臺機(jī)器上，如下所示：

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• 192.168.169:9000

• 192.168.170:9000

• 192.168.171:9000

• 192.168.172:9000

• 192.168.173:9000

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這下麻煩了！人家Feign怎么知道該請求哪臺機(jī)器呢？

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這時Spring Cloud?Ribbon就派上用場了。Ribbon就是專門解決這個問題的。它的作用是負(fù)載均衡，會幫你在每次請求時選擇一臺機(jī)器，均勻的把請求分發(fā)到各個機(jī)器上

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Ribbon的負(fù)載均衡默認(rèn)使用的最經(jīng)典的Round?Robin輪詢算法。這是啥？簡單來說，就是如果訂單服務(wù)對庫存服務(wù)發(fā)起10次請求，那就先讓你請求第1臺機(jī)器、然后是第2臺機(jī)器、第3臺機(jī)器、第4臺機(jī)器、第5臺機(jī)器，接著再來—個循環(huán)，第1臺機(jī)器、第2臺機(jī)器。。。以此類推。

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?此外，Ribbon是和Feign以及Eureka緊密協(xié)作，完成工作的，具體如下：

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• 首先Ribbon會從?Eureka Client里獲取到對應(yīng)的服務(wù)注冊表，也就知道了所有的服務(wù)都部署在了哪些機(jī)器上，在監(jiān)聽哪些端口號。

• 然后Ribbon就可以使用默認(rèn)的Round?Robin算法，從中選擇一臺機(jī)器

• Feign就會針對這臺機(jī)器，構(gòu)造并發(fā)起請求。

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對上述整個過程，再來一張圖，幫助大家更深刻的理解：

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五、Spring Cloud核心組件：Hystrix

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在微服務(wù)架構(gòu)里，一個系統(tǒng)會有很多的服務(wù)。以本文的業(yè)務(wù)場景為例：訂單服務(wù)在一個業(yè)務(wù)流程里需要調(diào)用三個服務(wù)。現(xiàn)在假設(shè)訂單服務(wù)自己最多只有100個線程可以處理請求，然后呢，積分服務(wù)不幸的掛了，每次訂單服務(wù)調(diào)用積分服務(wù)的時候，都會卡住幾秒鐘，然后拋出—個超時異常。

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咱們一起來分析一下，這樣會導(dǎo)致什么問題？

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• 如果系統(tǒng)處于高并發(fā)的場景下，大量請求涌過來的時候，訂單服務(wù)的100個線程都會卡在請求積分服務(wù)這塊。導(dǎo)致訂單服務(wù)沒有一個線程可以處理請求

• 然后就會導(dǎo)致別人請求訂單服務(wù)的時候，發(fā)現(xiàn)訂單服務(wù)也掛了，不響應(yīng)任何請求了

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上面這個，就是微服務(wù)架構(gòu)中恐怖的服務(wù)雪崩問題，如下圖所示：

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如上圖，這么多服務(wù)互相調(diào)用，要是不做任何保護(hù)的話，某一個服務(wù)掛了，就會引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致別的服務(wù)也掛。比如積分服務(wù)掛了，會導(dǎo)致訂單服務(wù)的線程全部卡在請求積分服務(wù)這里，沒有一個線程可以工作，瞬間導(dǎo)致訂單服務(wù)也掛了，別人請求訂單服務(wù)全部會卡住，無法響應(yīng)。

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但是我們思考一下，就算積分服務(wù)掛了，訂單服務(wù)也可以不用掛啊！為什么？

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• 我們結(jié)合業(yè)務(wù)來看：支付訂單的時候，只要把庫存扣減了，然后通知倉庫發(fā)貨就OK了

• 如果積分服務(wù)掛了，大不了等他恢復(fù)之后，慢慢人肉手工恢復(fù)數(shù)據(jù)！為啥一定要因?yàn)橐粋€積分服務(wù)掛了，就直接導(dǎo)致訂單服務(wù)也掛了呢？不可以接受！

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現(xiàn)在問題分析完了，如何解決？

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這時就輪到Hystrix閃亮登場了。Hystrix是隔離、熔斷以及降級的一個框架。啥意思呢？說白了，Hystrix會搞很多個小小的線程池，比如訂單服務(wù)請求庫存服務(wù)是一個線程池，請求倉儲服務(wù)是一個線程池，請求積分服務(wù)是一個線程池。每個線程池里的線程就僅僅用于請求那個服務(wù)。

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打個比方：現(xiàn)在很不幸，積分服務(wù)掛了，會咋樣？

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當(dāng)然會導(dǎo)致訂單服務(wù)里的那個用來調(diào)用積分服務(wù)的線程都卡死不能工作了啊！但是由于訂單服務(wù)調(diào)用庫存服務(wù)、倉儲服務(wù)的這兩個線程池都是正常工作的，所以這兩個服務(wù)不會受到任何影響。

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這個時候如果別人請求訂單服務(wù)，訂單服務(wù)還是可以正常調(diào)用庫存服務(wù)扣減庫存，調(diào)用倉儲服務(wù)通知發(fā)貨。只不過調(diào)用積分服務(wù)的時候，每次都會報錯。但是如果積分服務(wù)都掛了，每次調(diào)用都要去卡住幾秒鐘干啥呢？有意義嗎？當(dāng)然沒有！所以我們直接對積分服務(wù)熔斷不就得了，比如在5分鐘內(nèi)請求積分服務(wù)直接就返回了，不要去走網(wǎng)絡(luò)請求卡住幾秒鐘，這個過程，就是所謂的熔斷！

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那人家又說，兄弟，積分服務(wù)掛了你就熔斷，好歹你干點(diǎn)兒什么啊！別啥都不干就直接返回啊？沒問題，咱們就來個降級：每次調(diào)用積分服務(wù)，你就在數(shù)據(jù)庫里記錄一條消息，說給某某用戶增加了多少積分，因?yàn)榉e分服務(wù)掛了，導(dǎo)致沒增加成功！這樣等積分服務(wù)恢復(fù)了，你可以根據(jù)這些記錄手工加一下積分。這個過程，就是所謂的降級。

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為幫助大家更直觀的理解，接下來用一張圖，梳理一下Hystrix隔離、熔斷和降級的全流程：

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六、Spring Cloud核心組件：Zuul

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說完了Hystrix，接著給大家說說最后一個組件：Zuul，也就是微服務(wù)網(wǎng)關(guān)。這個組件是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)路由的。不懂網(wǎng)絡(luò)路由？行，那我給你說說，如果沒有Zuul的日常工作會怎樣？

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假設(shè)你后臺部署了幾百個服務(wù)，現(xiàn)在有個前端兄弟，人家請求是直接從瀏覽器那兒發(fā)過來的。打個比方：人家要請求一下庫存服務(wù)，你難道還讓人家記著這服務(wù)的名字叫做inventory-service？部署在5臺機(jī)器上？就算人家肯記住這一個，你后臺可有幾百個服務(wù)的名稱和地址呢？難不成人家請求一個，就得記住一個？你要這樣玩兒，那真是友誼的小船，說翻就翻！

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上面這種情況，壓根兒是不現(xiàn)實(shí)的。所以一般微服務(wù)架構(gòu)中都必然會設(shè)計一個網(wǎng)關(guān)在里面，像android、ios、pc前端、微信小程序、H5等等，不用去關(guān)心后端有幾百個服務(wù)，就知道有一個網(wǎng)關(guān)，所有請求都往網(wǎng)關(guān)走，網(wǎng)關(guān)會根據(jù)請求中的一些特征，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端的各個服務(wù)。

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而且有一個網(wǎng)關(guān)之后，還有很多好處，比如可以做統(tǒng)一的降級、限流、認(rèn)證授權(quán)、安全，等等。

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七、總結(jié)：

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最后再來總結(jié)一下，上述幾個Spring?Cloud核心組件，在微服務(wù)架構(gòu)中，分別扮演的角色：

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• Eureka：各個服務(wù)啟動時，Eureka?Client都會將服務(wù)注冊到Eureka?Server，并且Eureka?Client還可以反過來從Eureka?Server拉取注冊表，從而知道其他服務(wù)在哪里

• Ribbon：服務(wù)間發(fā)起請求的時候，基于Ribbon做負(fù)載均衡，從一個服務(wù)的多臺機(jī)器中選擇一臺

• Feign：基于Feign的動態(tài)代理機(jī)制，根據(jù)注解和選擇的機(jī)器，拼接請求URL地址，發(fā)起請求

• Hystrix：發(fā)起請求是通過Hystrix的線程池來走的，不同的服務(wù)走不同的線程池，實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)調(diào)用的隔離，避免了服務(wù)雪崩的問題

• Zuul：如果前端、移動端要調(diào)用后端系統(tǒng)，統(tǒng)一從Zuul網(wǎng)關(guān)進(jìn)入，由Zuul網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)請求給對應(yīng)的服務(wù)

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以上就是我們通過一個電商業(yè)務(wù)場景，闡述了Spring?Cloud微服務(wù)架構(gòu)幾個核心組件的底層原理。

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文字總結(jié)還不夠直觀？沒問題！我們將Spring Cloud的5個核心組件通過一張圖串聯(lián)起來，再來直觀的感受一下其底層的架構(gòu)原理：

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如有收獲，請幫忙轉(zhuǎn)發(fā)，您的鼓勵是作者最大的動力，謝謝！

作者：中華石杉，十余年BAT架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，傾囊相授。個人微信公眾號：石杉的架構(gòu)筆記（ID:shishan100）

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Spring Cloud原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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