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本文通過使用Spring Boot，Spring Cloud和Docker構(gòu)建的概念驗證應(yīng)用程序的示例，為了解常見的微服務(wù)架構(gòu)模式提供了一個起點(diǎn)。

該代碼在Github上可用，并且可以在Docker Hub上獲得圖像。只需一個命令即可啟動整個系統(tǒng)。

作為這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，我選擇了一個舊項目，其后端曾經(jīng)是一個整體。該應(yīng)用程序提供了一種處理個人財務(wù)，組織收入和支出，管理儲蓄，分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)和創(chuàng)建簡單預(yù)測的方法。

功能服務(wù)

整體應(yīng)用程序被分解為三個核心微服務(wù)。所有這些都是可獨(dú)立部署的應(yīng)用程序，圍繞某些業(yè)務(wù)功能組織。

帳戶服務(wù)

包含一般用戶輸入邏輯和驗證：收入/費(fèi)用項目，節(jié)省和帳戶設(shè)置。

METHODPATHDESCRIPTIONUSER AUTHENTICATEDAVAILABLE FROM UI

GET	/accounts/{account}	Get specified account data
GET	/accounts/current	Get current account data	×	×
GET	/accounts/demo	Get demo account data (pre-filled incomes/expenses items, etc)		×
PUT	/accounts/current	Save current account data	×	×
POST	/accounts/	Register new account

統(tǒng)計服務(wù)

對主要統(tǒng)計參數(shù)執(zhí)行計算并捕獲每個帳戶的時間序列。數(shù)據(jù)點(diǎn)包含標(biāo)準(zhǔn)化為基本貨幣和時間段的值。此數(shù)據(jù)可用于跟蹤帳戶生命周期中的現(xiàn)金流動態(tài)。

METHODPATHDESCRIPTIONUSER AUTHENTICATEDAVAILABLE FROM UI

GET	/statistics/{account}	Get specified account statistics
GET	/statistics/current	Get current account statistics	×	×
GET	/statistics/demo	Get demo account statistics		×
PUT	/statistics/{account}	Create or update time series datapoint for specified account

通知服務(wù)

存儲用戶的聯(lián)系信息和通知設(shè)置（如提醒和備份頻率）。計劃工作人員從其他服務(wù)收集所需信息，并向訂閱客戶發(fā)送電子郵件。

METHODPATHDESCRIPTIONUSER AUTHENTICATEDAVAILABLE FROM UI

GET	/notifications/settings/current	Get current account notification settings	×	×
PUT	/notifications/settings/current	Save current account notification settings	×	×

注意

• 每個微服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫，因此無法繞過API并直接訪問持久性數(shù)據(jù)。
• 對于這個項目，我使用MongoDB作為每個服務(wù)的主數(shù)據(jù)庫。擁有多語言持久性體系結(jié)構(gòu)（以便選擇最適合服務(wù)要求的數(shù)據(jù)庫類型）也是有意義的。
• 服務(wù)到服務(wù)通信非常簡單：微服務(wù)僅使用同步REST API進(jìn)行通信。現(xiàn)實(shí)世界系統(tǒng)中的常見做法是使用交互方式的組合。例如，執(zhí)行同步GET請求以檢索數(shù)據(jù)并通過Message broker使用異步方法進(jìn)行創(chuàng)建/更新操作，以便解耦服務(wù)和緩沖消息。這帶給我們 一致性 。

基建服務(wù)

分布式系統(tǒng)中有許多常見模式，可以幫助我們使所描述的核心服務(wù)工作。Spring cloud 提供了強(qiáng)大的工具，可以增強(qiáng)Spring Boot應(yīng)用程序的行為以實(shí)現(xiàn)這些模式。我簡要介紹一下：

配置服務(wù)

Spring Cloud Config 是分布式系統(tǒng)的水平可擴(kuò)展集中配置服務(wù)。它使用可插入的存儲庫層，目前支持本地存儲，Git和Subversion。

在這個項目中，我使用 native profile，它只是從本地類路徑加載配置文件。你可以在Config服務(wù)資源中查看 share 目錄 。現(xiàn)在，當(dāng)Notification-service請求它的配置時，使用shared/notification-service.yml 和 配置服務(wù)響應(yīng) shared/application.yml （在所有客戶端應(yīng)用程序之間共享）。

客戶端使用

只需構(gòu)建具有spring-cloud-starter-config 依賴性的Spring Boot應(yīng)用程序 ，自動配置將完成剩下的工作。

現(xiàn)在，你的應(yīng)用程序中不需要任何嵌入屬性。只需提供 bootstrap.yml 應(yīng)用程序名稱和配置服務(wù)URL：

spring:application:name: notification-servicecloud:config:uri: http://config:8888fail-fast: true 復(fù)制代碼

使用Spring Cloud Config，可以動態(tài)更改應(yīng)用程序配置

例如， EmailService bean 使用注釋 @RefreshScope。這意味著你可以更改電子郵件文本和主題行，而無需重建和重新啟動Notification Service應(yīng)用程序。

首先，在Config服務(wù)器中更改所需的屬性。然后，對Notification服務(wù)執(zhí)行刷新請求： curl -H "Authorization: Bearer #token#" -XPOST http://127.0.0.1:8000/notifications/refresh

你還可以使用 webhooks自動執(zhí)行此過程。

注意

• 動態(tài)刷新有一些限制。 @RefreshScope 不適用于 @Configuration 類，不能影響 @Scheduled 方法。
• fail-fast property表示如果Spring Boot應(yīng)用程序無法連接到Config Service，則會立即失敗啟動。當(dāng)你同時啟動所有應(yīng)用程序時，這非常有用 。
• 下面有重要的安全說明。

驗證服務(wù)

授權(quán)職責(zé)完全提取到單獨(dú)的服務(wù)器，該服務(wù)器 為后端資源服務(wù)授予 OAuth2令牌。Auth Server用于用戶授權(quán)以及周邊內(nèi)部的安全機(jī)器到機(jī)器通信。

在這個項目中，我使用 Password credentials 授權(quán)類型進(jìn)行用戶授權(quán)（因為它僅由本機(jī)應(yīng)用程序UI使用），并且 Client Credentials 用作微服務(wù)授權(quán)的授權(quán)類型。

Spring Cloud Security提供方便的注釋和自動配置，使服務(wù)器和客戶端都能輕松實(shí)現(xiàn)。你可以在文檔中了解有關(guān)它的更多信息， 并檢查Auth Server代碼中的配置詳細(xì)信息 。

從客戶端來看，一切都與傳統(tǒng)的基于會話的授權(quán)完全相同。你可以從Principal 請求中檢索 對象，使用基于表達(dá)式的訪問控制和@PreAuthorize 注釋檢查用戶角色和其他內(nèi)容 。

PiggyMetrics中的每個客戶端（帳戶服務(wù)，統(tǒng)計服務(wù)，通知服務(wù)和瀏覽器）都有一個范圍： server用于后端服務(wù)， ui - 用于瀏覽器。因此，我們還可以保護(hù)控制器免受外部訪問，例如：

@PreAuthorize("#oauth2.hasScope('server')") 復(fù)制代碼@RequestMapping(value = "accounts/{name}", method = RequestMethod.GET) 復(fù)制代碼public List<DataPoint> getStatisticsByAccountName(@PathVariable String name) { 復(fù)制代碼 return statisticsService.findByAccountName(name); 復(fù)制代碼} 復(fù)制代碼

API網(wǎng)關(guān)

如你所見，有三種核心服務(wù)，它們將外部API暴露給客戶端。在現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)中，這個數(shù)字可以非常快速地增長，并且整個系統(tǒng)的復(fù)雜性也會增加。實(shí)際上，渲染一個復(fù)雜的網(wǎng)頁可能涉及數(shù)百種服務(wù)。

理論上，客戶端可以直接向每個微服務(wù)發(fā)出請求。但顯然這個選項存在挑戰(zhàn)和局限，例如必須知道所有端點(diǎn)地址，分別對每個信息和平執(zhí)行http請求，在客戶端合并結(jié)果。另一個問題是非網(wǎng)絡(luò)友好協(xié)議，可能在后端使用。

通常，更好的方法是使用API網(wǎng)關(guān)。它是進(jìn)入系統(tǒng)的單一入口點(diǎn)，用于通過將請求路由到適當(dāng)?shù)暮蠖朔?wù)或通過調(diào)用多個后端服務(wù)并聚合結(jié)果來處理請求 。此外，它還可用于身份驗證，壓力測試，服務(wù)遷移，靜態(tài)響應(yīng)處理，主動流量管理。

Netflix開源了 這樣的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，現(xiàn)在有了Spring Cloud，我們可以通過一個@EnableZuulProxy注釋啟用它 。在這個項目中，我使用Zuul存儲靜態(tài)內(nèi)容（UI應(yīng)用程序）并將請求路由到適當(dāng)?shù)奈⒎?wù)。以下是Notification服務(wù)的簡單基于前綴的路由配置：

zuul: 復(fù)制代碼 routes: 復(fù)制代碼 notification-service: 復(fù)制代碼 path: /notifications/** 復(fù)制代碼 serviceId: notification-service 復(fù)制代碼 stripPrefix: false 復(fù)制代碼

這意味著所有以請求開頭的請求 /notifications 都將路由到Notification服務(wù)。可以看到，沒有硬編碼的地址。Zuul使用 服務(wù)發(fā)現(xiàn) 機(jī)制來定位Notification服務(wù)實(shí)例以及 Circuit Breaker和Load Balancer。

Service Discovery

另一種眾所周知的架構(gòu)模式是Service Discovery。它允許自動檢測服務(wù)實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)位置，這些服務(wù)實(shí)例可能由于自動擴(kuò)展，故障和升級而動態(tài)分配地址。

服務(wù)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵部分是注冊表。我在這個項目中使用了Netflix Eureka。當(dāng)客戶端負(fù)責(zé)確定可用服務(wù)實(shí)例的位置（使用注冊服務(wù)器）并在它們之間加載平衡請求時，Eureka是客戶端發(fā)現(xiàn)模式的一個很好的例子。

使用Spring Boot，你可以輕松地使用spring-cloud-starter-eureka-server 依賴項， @EnableEurekaServer 注釋和簡單配置屬性構(gòu)建Eureka Registry 。

通過@EnableDiscoveryClient 注釋和 bootstrap.yml 應(yīng)用程序名稱啟用客戶端支持 ：

spring:application:name: notification-service 復(fù)制代碼

現(xiàn)在，在應(yīng)用程序啟動時，它將向Eureka Server注冊并提供元數(shù)據(jù)，例如主機(jī)和端口，運(yùn)行狀況指示器URL，主頁等.Eureka從屬于服務(wù)的每個實(shí)例接收消息。如果故障超過可配置的時間表，則實(shí)例將從注冊表中刪除。

此外，Eureka提供了一個簡單的界面，你可以在其中跟蹤正在運(yùn)行的服務(wù)和可用實(shí)例的數(shù)量： http://localhost:8761

負(fù)載均衡器，斷路器和Http客戶端

Netflix OSS提供了另一套很棒的工具。

Ribbon

Ribbon是一個客戶端負(fù)載均衡器，可以讓你對HTTP和TCP客戶端的行為進(jìn)行大量控制。與傳統(tǒng)的負(fù)載均衡器相比，每次線上調(diào)用都不需要額外的跳過 - 你可以直接聯(lián)系所需的服務(wù)。

開箱即用，它本身與Spring Cloud和Service Discovery集成。 Eureka Client 提供可用服務(wù)器的動態(tài)列表，因此Ribbon可以在它們之間取得平衡。

Hystrix

Hystrix是Circuit Breaker模式的實(shí)現(xiàn) ，它可以控制通過網(wǎng)絡(luò)訪問的依賴關(guān)系的延遲和故障。主要思想是在具有大量微服務(wù)的分布式環(huán)境中停止級聯(lián)故障。這有助于快速失敗并盡快恢復(fù) - 自我修復(fù)的容錯系統(tǒng)的重要方面。

除了斷路器控制之外，使用Hystrix還可以添加一個回退方法，以便在主命令失敗時獲取默認(rèn)值。

此外，Hystrix會為每個命令生成執(zhí)行結(jié)果和延遲的指標(biāo)，我們可以使用它來 監(jiān)控系統(tǒng)行為。

Feign

Feign是一個聲明式HTTP客戶端，可與Ribbon和Hystrix無縫集成。實(shí)際上，通過一個 spring-cloud-starter-feign 依賴關(guān)系和 @EnableFeignClients 注釋，你可以擁有一整套負(fù)載均衡器，斷路器和HTTP客戶端，并具有合理的即用型默認(rèn)配置。

以下是帳戶服務(wù)的示例：

@FeignClient(name = "statistics-service") public interface StatisticsServiceClient {@RequestMapping(method = RequestMethod.PUT, value = "/statistics/{accountName}", consumes = MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE)void updateStatistics(@PathVariable("accountName") String accountName, Account account); } 復(fù)制代碼

• 你需要的只是一個界面
• 你可以在Spring MVC控制器和Feign方法之間共享 @RequestMapping
• 以上示例指定了所需的服務(wù)ID - statistics-service感謝Eureka的自動發(fā)現(xiàn)（但顯然你可以訪問具有特定URL的任何資源）

監(jiān)控儀表板

在此項目配置中，每個帶有Hystrix的微服務(wù)都通過Spring Cloud Bus（使用AMQP代理）將指標(biāo)推送到Turbine。Monitoring項目只是一個帶有Turbine 和 Hystrix Dashboard的小型Spring啟動應(yīng)用程序 。

讓我們看看我們在負(fù)載下的系統(tǒng)行為：帳戶服務(wù)調(diào)用統(tǒng)計服務(wù)，它響應(yīng)模仿延遲。響應(yīng)超時閾值設(shè)置為1秒。

0 ms delay	500 ms delay	800 ms delay	1100 ms delay
表現(xiàn)良好的系統(tǒng)。吞吐量約為22個請求/秒。統(tǒng)計服務(wù)中的活動線程數(shù)量很少。中位服務(wù)時間約為50毫秒。	活動線程的數(shù)量正在增長。我們可以看到紫色線程池拒絕的數(shù)量，因此大約有30-40％的錯誤，但電路仍然關(guān)閉。	半開狀態(tài)：失敗命令的比例超過50％，斷路器啟動。睡眠窗口的時間量后，下一個請求通過。	100％的請求失敗。電路現(xiàn)在永久開放。睡眠時間后重試不會再次關(guān)閉電路，因為單個請求太慢。

日志分析

在嘗試識別分布式環(huán)境中的問題時，集中日志記錄非常有用。Elasticsearch，Logstash和Kibana堆棧使你可以輕松搜索和分析日志，利用率和網(wǎng)絡(luò)活動數(shù)據(jù)。我的其他項目中描述隨時可用的Docker配置 。

安全

高級安全配置超出了此概念驗證項目的范圍。要更真實(shí)地模擬真實(shí)系統(tǒng)，請考慮使用https和JCE密鑰庫來加密微服務(wù)密碼和配置服務(wù)器屬性內(nèi)容（ 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱 文檔）。

基建自動化

與部署整體應(yīng)用程序相比，部署微服務(wù)具有相互依賴性，這是一個復(fù)雜得多的過程。擁有一個完全自動化的基礎(chǔ)設(shè)施非常重要。我們可以通過持續(xù)交付方法獲得以下好處：

• 隨時發(fā)布軟件的能力。
• 任何構(gòu)建都可能最終成為一個版本。
• 構(gòu)建工件一次，根據(jù)需要進(jìn)行部署。

這是一個簡單的Continuous Delivery工作流程，在此項目中實(shí)現(xiàn)：

在此 配置中，Travis CI為每個成功的Git推送構(gòu)建標(biāo)記圖像。因此latest ，Docker Hub上的每個微服務(wù)始終都有一個 映像，舊的映像使用Git commit hash進(jìn)行標(biāo)記。如果需要，可以輕松部署其中任何一個并快速回滾。

如何運(yùn)行所有的東西？

這真的很容易，我建議你試試。請記住，你要啟動8個Spring Boot應(yīng)用程序，4個MongoDB實(shí)例和RabbitMq。確保4 Gb 的計算機(jī)上有 RAM。你始終可以通過網(wǎng)關(guān)，注冊表，配置，身份驗證服務(wù)和帳戶服務(wù)運(yùn)行重要服務(wù)。

在你開始之前

• 安裝Docker和Docker Compose。
• 出口環(huán)境變量： CONFIG_SERVICE_PASSWORD， NOTIFICATION_SERVICE_PASSWORD， STATISTICS_SERVICE_PASSWORD， ACCOUNT_SERVICE_PASSWORD， MONGODB_PASSWORD

生產(chǎn)模式

在此模式下，所有最新圖像都將從Docker Hub中提取。只需復(fù)制 docker-compose.yml 并點(diǎn)擊即可 docker-compose up -d。

發(fā)展模式

如果你想自己構(gòu)建映像（例如，在代碼中進(jìn)行一些更改），則必須使用Maven克隆所有存儲庫并構(gòu)建工件。然后，運(yùn)行docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.dev.yml up -d

docker-compose.dev.yml 繼承 docker-compose.yml 在本地構(gòu)建映像的額外可能性，并公開所有容器端口以便于開發(fā)。

重要的終點(diǎn)

• localhost：80 - 網(wǎng)關(guān)
• localhost：8761 - Eureka Dashboard
• localhost：9000 - Hystrix儀表板
• localhost：8989 - Hystrix儀表板源
• localhost：15672 - RabbitMq管理

注意

所有Spring Boot應(yīng)用程序都需要運(yùn)行 Config Server 才能啟動。但是我們可以同時啟動所有容器，因為 fail-fast Spring Boot屬性和 restart: always docker-compose選項。這意味著所有相關(guān)容器將嘗試重新啟動，直到Config Server啟動并運(yùn)行。

此外，Service Discovery機(jī)制在所有應(yīng)用程序啟動后需要一些時間。在實(shí)例，Eureka服務(wù)器和客戶端在其本地緩存中都具有相同的元數(shù)據(jù)之前，客戶端無法發(fā)現(xiàn)任何服務(wù)，因此可能需要3次偵聽。默認(rèn)偵聽時間為30秒。

原文標(biāo)題《Microservice Architectures With Spring Cloud and Docker》

作者:Alexander Lukyanchikov

譯者：我就靜靜地看

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問答 微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足？ 相關(guān)閱讀 Web應(yīng)用程序開發(fā)指南 深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的六大趨勢 如何編寫自己的jQuery插件？ 【每日課程推薦】機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)！快速入門在線廣告業(yè)務(wù)及CTR相應(yīng)知識

此文已由作者授權(quán)騰訊云+社區(qū)發(fā)布，更多原文請點(diǎn)擊

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總結(jié)

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