《深入理解spring cloud与微服务构建》-方志朋

参考资料

第1章微服务简介

1.1 单体架构及其存在的不足

1.1.2 单体架构存在的不足：

业务越复杂，单体应用的代码量越大，代码的可读性、可维护性和可扩展性下降
随着用户越来越多，程序承受的并发越来越高，单体应用的并发能力有限，业务扩展受限
单体应用的业务都在同1个程序中，随着业务的扩张、复杂度的增加, 测试的难度越来越大

1.1.3 单体架构使用服务器集群部署

单体架构使用服务器集群部署

负载均衡服务器 + 应用服务器集群 + 缓存服务器集群 + 文件服务器 + 数据库读写分离

优点：
- 有一定的并发能力，能应对一定的复杂业务，改善了系统性能.
不足：
- 有大量的代码，代码的可读性和可维护性依然很差。
- 面对海量的用户，数据库将会成为瓶颈，解决方案将使用分布式数据库，也就是将数据库进行分库分表
- 持续交付能力差，业务越复杂，代码越，修改代码和添加代码所的时间越长

1.2 微服务

1.2.1 微服务定义

微服务架构的风格，就是将单一程序开发成一个微服务，每个微服务运行在自己的进程中，并使用轻量级机制通信，通常是 HTTP RESTFUL API 。这些服务（独立运行的程序，即服务单元）围绕业务能力来划分构建的，并通过完全自动化部署机制来独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言，以及不同数据存储技术，以保证最低限度的集中式管理。

以我个人对这段话的理解，总结微服务具有如下特点。

按业务划分为一个独立运行的程序，即服务单元。
- 高度组件化的模块、
- 稳定的边界、
- 服务间无耦合、
- 扩展性/复用性好
服务之间通过 HTTP 协议相互通信。
- 请求、处理业务逻辑、返回数据的 HTTP 模式非常高效，
- 并且这种通通信机制与平台和语言无关。
- 服务间也可通过轻量级的消息总线来通信，例如 RabbitMQ Kafaka 等。
- 服务通信的数据格式一般为JSON、XML,这两种数据格式与语言、平台、通信协议无关
自动化部署: gitlab + Jenkins + maven + docker
可根据服务单元的功能，用不同的编程语言实现。
可以用不同的存储技术。
- 服务数据库独立：单服务数据量少、易维护、性能利用好、迁移方便
- 数据存储方式可以不同,可按需选择: Mysql、Redis、MongoDB …
服务集中化管理（注册和发现服务）。
- spring cloud 采用 Eureka
- Zookeeper
- Consul
微服务是个分布式系统。
- 更复杂：服务独立性、调用可靠性
- 数据一致性问题：分布式事务、全局ID、分布式锁
- 网络依赖：服务间通信对网络稳定性要求高
  1.2.2 微服务的优势
服务拆分，复杂问题简单化，代码可读性、可扩展性增加
分布式集群化部署，具有很强的横向扩展能力
服务单元间完全独立，无耦合，通过HTTP请求通信，开发新服务单元不再受限于旧功能的技术选型
微服务重构某个服务单元难度远小于单体架构重构整个项目
修改功能，只需要测试和部署某个独立部署的服务单元
高可用服务器集群提高负载能力，分区容错使系统更健壮

1.3 微服务的不足

1.3.1 微服务复杂度

分布式系统构建的复杂度、框架知识和架构知识的学习、服务间的通信、服务间的依赖

1.3.2 分布式事务

CAP理论

Consistency ：指数据的强一致性。如果写入某个数据成功，之后读取，读到的都是新写入的数据：如果写入失败，之后读取的都不是写入失败的数据。
Availability ：指服务的可用性
Partition-tolerance ：指分区容错
单体架构服务是CA系统；微服务系统通常是AP系统（即同时满足可用性和分区容错性）

分布式系统中如何保证数据一致性？使用分布式事务（两阶段提交）

第一阶段：
- A发起事务并交给事务协调器TC处理
- TC向所有参与事务的节点发送处理事务操作的准备操作
- 节点执行准备操作，将Undo Redo 信息写进日志，并向事务管理器返回准备操作是否成功
第二阶段：
- 事务管理器收集所有节点的准备操作是否成功，如果都成功，则通知所有的节点执行提交操作；如果有个失败，则执行回滚操作。

1.3.3 服务划分

1.3.4 服务部署

Docker容器部署微服务最佳实践

1.4 微服务和SOA的关系

SOA：即面向服务的架构
ESB：企业服务总线
微服务：一种更轻便敏捷的SOA的实现

1.5 微服务的设计原则

软件设计应该是渐进式发展，根据业务需求选择：

业务需求量小->单体架构
业务扩展，用户增加->(负载均衡服务器 + 应用服务器集群 + 缓存 + 数据库读写分离)
业务继续扩展发展->微服务架构

微服务设计的三大难题：

服务故障传播性：容错、熔断机制组件
服务的划分：根据业务划分服务，领域驱动设计具有指导作用
分布式事务：两阶段、三阶段提交(事务失败时，人工恢复数据)

第2章 Spring Cloud简介

2.1 微服务应该具备的功能

2.1.1 服务注册与发现(Eureka、zookeeper)

角色：服务注册中心、服务提供者、服务消费者
服务注册：指向服务注册中心注册1个服务实例，将服务提供者信息（如服务名、 IP地址等〉告知注册中心
服务发现：指当服务消费者需要消费另外1个服务时，服务注册中心告知服务消费者它所要消费服务的实例信息（如服务名、地址等〉。
服务消费：服务消费者一般使用 HTTP 协议或者消息组件这种轻量级的通信机制来进行服务消费。
健康检查：通常一个服务实例注册后，会定时向服务注册中心提供“心跳”，以表明自己还处于可用的状态

2.1.2 服务的负载均衡(Ribbon、Nginx、LVS、F5)

每个服务都会从注册中心同步服务列表，服务消费者集成负载均衡组件；
当服务消费者消费服务时，负载均衡组件获取服务提供者所有实例的注册信息，并通过一定的负载均衡策略（开发者可以配置），选择一个服务提供者的实例，向该实例进行服务消费，这样就实现了负载均衡。

2.1.3 服务的容错（熔断、降级、限流）(Hystix)

当网络延迟或者故障等因素导致某个服务无响应，高并发下会导致服务器线程资源耗尽，造成服务瘫痪，即雪崩效应

熔断器机制

熔断器机制作用

资源隔离：问题API隔离，防止请求阻塞
服务降级：短时大量请求，熔断打开，防止服务器故障
自我检测、监控、修复：短时网络故障导致服务不可用，半打开状态尝试成功后恢复服务可用

2.1.4 服务网关(Zuul、Nginx)

微服务系统通过将资源以 API接口的形式暴露给外界来提供服务。在微服务系统中，API接口资源通常是由服务网关（也称 API 关）统一暴露，内部服务不直接对外提供API资源的暴露

1) 网关层需要做到高可用，一般以集群的形式存在。
2) 在服务网关层之前，有可能需要加上负载均衡层，通常为Nginx双机热备，通过一定的路由策略将请求转发到网关层。
2) 经过网关层一系列的用户身份验证、权限判断最终转发到具体的服务。

网关层具有很重要的意义

网关将所有服务的API接口资源统一聚合，对外统一暴露，保护了内部微服务单元的 API 接口，防止被外界调用以及服务的敏感息对外暴露
可以做些用户身份认证、权限认证，防止非法请求操作API接口，对内部服务起到保护作用
网关可以实现监控功能，实时日志输出，对请求进行记录
可以用来做流量监控，在高流量的情况下，对服务进行降级
API 接口从内部服务分离出，方便做测试

2.1.5 服务配置的统一管理(SpringCloudConfig、Apollo)

服务配置的统一管理大致过程如下

首先onfig Server （配置服务〉读取配置文件仓库的配置信息，其中配置文件仓库可以存放在配置服务的本地仓库，也可以放在远程的 Git 仓库（例如 GitHub oding 等〉。
配置服务启动后，读取配置文件信息，读取完成的配置信息存放在配置服务的内存中。
当启动服务A、B时，由于服务A、B指定了向配置服务读取配置信息，服向配置服务读取配置信息。
当服务的配置信息需要修改且修改完成后，向配置服务发送Post请求进行刷新，这时服务A、B会向配置服务重写读取配置文件。

如果服务数量较多，对配置中心需要考虑集群化部署，从而使配置中心高可用，做分布式集群

2.1.6 服务链路追踪(Dapper、Zipkin、Eagleeye、SpringCloudSleuth)

将请求过程的数据记录，去跟进一个请求有哪些服务参与，参与的顺序是怎样的，从而使每个请求链路清晰可见，出了问题很快就能定位。

2.1.7 微服务监控(SpringCloudAdmin)

2.1.8 微服务调用(Feign、Dubbo)

2.2 Spring Cloud简介

Spring Cloud 是基于 Spring Boot的
Spring Cloud 的首要目标是通过提供一系列开发组件和框架，帮助开发者迅速搭建分布式的微服务系统
Spring Cloud 是通过包装其他技术框架来实现的。

常用组件

SpringCloudNetflix ：包装了Netflix公司的微服务组件实现的，是Spring Cloud 核心的核心组件，包括 Eureka Hystrix Zuul Archaius 等。
Eureka：服务注册和发现组件
Hystrix：熔断器组件 Hystrix 防止微服务系统发生雪崩效应。限流、降级、监控
Zuul：网关组件，智能路由、请求过滤、接口统一暴露、安全验证、权限控制
Ribbon：负载均衡组件。
Feign：明式远程调度组件
Spring Cloud Bus：消息总线组件，和Spring Cloud Config 配合，用于动态更新服务的配置。
Spring Cloud Sleuth：服务链路追踪组件，封装了Dapper Zipkin, Kibina 等组件，实时监控服务的链路调用。
Spring Cloud Config：服务配置中心组件
Spring Cloud Stream：数据流操作组件，可以封装 Redis RabbitMQ Kafka 等组件实现发送和接收消息等。
Archaius ：配置管理 API 的组件，主要用于多配置的动态获取。
Spring Cloud Security 安全模块组件，是对 Spring Security封装，通常配合 0Auth2来保护微服务系统安全。
Spring Cloud Consul ：Spring Cloud 对 Consul 的封装，和 Eureka 类似，是个服务注册和发现组件
Spring Cloud Zookeeper：Spring Cloud Zookeeper 封装，用于服务的注册和发现
Spring Cloud Data Flow ：大数据操作组件， Spring Cloud Data Flow SpringXD的替代品
Spring Cloud CLI：Spring Cloud 对 Spring Boot CLI 的封装，以命令行方式快速运行和搭建容器
Spring Cloud Task：基于 Spring Task ，提供了任务调度和任务管理的功能。
Spring Cloud Connectors：用于 Paas 云平台连接到后端。

2.3 Dubbo简介

Dubbo是一个分布式服务框架；提供高性能和透明化的 RPC 远程服务调用方案，以及 SOA 服务冶理方案。

RPC 远程调用：封装了长连接 NIO 框架，如 Netty Mina ，采用的是多线程模式。
集群容错：提供了基于接口方法的远程调用的功能并实现了负载均衡策略、失败容错等功能。
服务发现：集成了 Apache Zookeeper 组件，用于服务的注册和发现

流程如下。

服务提供者向服务中心注册服务
服务消费者订阅服务。
服务消费者发现服务。
服务消费者远程调度服务提供者进行服务消费，在调度过程中，使用了负载均衡策略、失败容错的功能。
服务消费者和提供者，在内存中记录服务的调用次数和调用时间，并定时每分钟发送1次统计数据到监控中心

特性

连通性：注册中心负责服务注册; 监控中心负责收集调用次数、调用时间; 注册中心、服务提供者、服务消费者为长连接。
健壮性：监控中心窑机不影响其他服务的使用：注册中心集群，任一个实例岩机自动切换到另一个注册中实例：服务实例集群任意个实例机，自动切换到另外一个可用的实例
伸缩性：可以动态增减注册中心和服务的实例数量。
升级性：服务集群升级，不会对现有架构造成压力。

2.4 Spring Cloud与Dubbo比较

Spring Cloud是一套微服务解决方案；Dubbo是优秀的服务治理和服务调用框架

2.5 K8s简介

Kubernetes 是一个容器集群管理系统，为容器化的应用程序提供部署运行、维护扩展、资源调度服务发现等功能。

2.6 Spring Cloud与K8s比较

Spring Cloud 是一个构建微服务的框架，通过众多的类库来实现微服务系统所需的各个组件，同时不断集成优秀的组件 Kubernetes 是通过对运行的容器的编排来实现构建微服务的
两者从构建微服务的角度和实现方式有很大的不同，但它们提供了构建微服务所需的全部功能

第3章构建微服务准备

JDK、IDEA、MAVEN 安装、配置、使用

第4章开发框架Spring Boot

主要的特点就是简化了开发和部署的过程，简化了Spring复杂的配置和依赖管理，通过起步依赖和内置 Servilet 容器能够使开发者迅速搭 Web 工程。

4.1 SpringBoot简介

Springboot特点

自动配置、起步依赖和 Actuator 运行状态的监控。

Springboot优点

安全、度量、健康检查、内置Servlet容器和外置配置

4.3 Springboot配置文件详解

4.3.l 自定义属性

4.3.2 将配置文件的属性赋给实体类

4.3.3 自定义配置文件

4.3.4 多个环境的配置文件

4.4 运行状态监控 Springboot-Actuator

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

4.S Spring Boot 整合 JPA （Mybatis）

<dependency>
    <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.3.2</version>
</dependency>

<!-- sql语句智能化 -->
<dependency>
    <groupId>tk.mybatis</groupId>
    <artifactId>mapper-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.0.0</version>
</dependency>

4.6 Spring Boot 整合 Redis

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

4.7 Spring Boot 整合Swagger2搭建Restful API 在线文档

<dependency>
    <groupId>io.springfox</groupId>
    <artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
    <version>2.9.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.springfox</groupId>
    <artifactId>springfox-swagger-ui</artifactId>
    <version>2.9.2</version>
</dependency> 

4.8 Spring Boot 整合kafka

<dependency>
    <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
    <artifactId>spring-kafka</artifactId>
    <version>2.2.2.RELEASE</version>
</dependency>

<!-- spring-cloud-stream-binder-kafka -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-stream-binder-kafka</artifactId>
</dependency>

4.9 Spring Boot 整合MongoDB

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

4.10 Spring Validator 校验机制

AOP切面拦截@Validator实现

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

4.11 加密SpringBoot的敏感配置信息：jasypt-spring-boot

<dependency>
    <groupId>com.github.ulisesbocchio</groupId>
    <artifactId>jasypt-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.14</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ulisesbocchio</groupId>
    <artifactId>jasypt-spring-boot</artifactId>
    <version>1.14</version>
</dependency>

第5章服务注册发现Eureka

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-eureka-server</artifactId>
</dependency>

第6章负载均衡Ribbon

第7章声明式调用Feign

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-feign</artifactId>
</dependency>

第8章熔断器Hystix

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix</artifactId>
</dependency>

第9章路由网关Spring Cloud Zuul

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zuul</artifactId>
</dependency>

第10章配置中心Spring Cloud Config

第11章服务链路追踪Spring Cloud Sleuth

第12章微服务监控Spring Cloud Admin

Spring Boot Admin 用于监控基于 Spring Boot 的应用，它是在 Spring Boot Actuator 的基础上提供简洁的可视化 WEB UI。

Spring Boot Admin 提供了很多功能，如显示 name、id 和 version，显示在线状态，Loggers 的日志级别管理，Threads 线程管理，Environment 管理等

第13章 Spring Boot Security详解

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