十分钟学会Spring Cloud

前言

Spring Cloud是一系列框架的有序集合。它利用Spring Boot的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，都可以用Spring Boot的开发风格做到一键启动和部署。Spring Cloud并没有重复制造轮子，它只是将目前各家公司开发的比较成熟、经得起实际考验的服务框架组合起来，通过Spring Boot风格进行再封装屏蔽掉了复杂的配置和实现原理，最终给开发者留出了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。

Spring Cloud组成

Spring Cloud的子项目，大致可分成两类，一类是对现有成熟框架”Spring Boot化”的封装和抽象，也是数量最多的项目；第二类是开发了一部分分布式系统的基础设施的实现，如Spring Cloud Stream扮演的就是kafka, ActiveMQ这样的角色。对于我们想快速实践微服务的开发者来说，第一类子项目就已经足够使用，如：

Spring Cloud Netflix：核心组件，可以对多个Netflix OSS开源套件进行整合，包括以下几个组件：

• Eureka：服务治理组件，包含服务注册与发现
• Hystrix：容错管理组件，实现了熔断器
• Ribbon：客户端负载均衡的服务调用组件
• Feign：基于Ribbon和Hystrix的声明式服务调用组件
• Zuul：网关组件，提供智能路由、访问过滤等功能

服务治理：Spring Cloud Eureka

简介

Spring Cloud Eureka是Netflix开发的服务发现框架，本身是一个基于REST的服务，主要用于定位运行在AWS域中的中间层服务，以达到负载均衡和中间层服务故障转移的目的。SpringCloud将它集成在其子项目spring-cloud-netflix中，以实现SpringCloud的服务发现功能。

Eureka包含两个组件：Eureka Server和Eureka Client，其中Eureka Client又可以分为Eureka Provider和Eureka Consumer。

Eureka Server

• 服务端-没有存储，内存保持，每服务实例需要发送心跳去续约
• 客户端-在内存中缓存着eureka的注册信息，因此不必每请求到eureka查找服务
• eureka之间会做注册服务同步，从而保证状态一致，客户端只需访问一个eureka

Service Provider

• 会向Eureka Server做Register（服务注册）、Renew（服务续约）、Cancel（服务下线）等操作

Service Consumer

• 会从Eureka Server获取注册服务列表，并消费服务

注册发现

Eureka注册发现

Eureka Server提供服务注册服务，各个节点启动后，会在Eureka Server中进行注册，这样EurekaServer中的服务注册表中将会存储所有可用服务节点的信息，服务节点的信息可以在界面中直观的看到。

Eureka Client是一个Java客户端，用于简化与Eureka Server的交互，客户端同时也就是一个内置的、使用轮询(round-robin)负载算法的负载均衡器。

服务心跳(renew)

服务心跳

在应用启动后，将会向Eureka Server发送心跳,默认周期为30秒，如果Eureka Server在多个心跳周期内没有接收到某个节点的心跳，Eureka Server将会从服务注册表中把这个服务节点移除(默认90秒)。

服务实例会通过心跳(eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds定义心跳的频率，默认值为30s)续约的方式向Eureka Server定时更新自己的状态。Eureka Server收到心跳后，会通知集群里的其它Eureka Server更新此实例的状态。Service Provider/Service Consumer也会定时更新缓存的实例信息。

Eureka Server间数据同步

Eureka Server间数据同步

为了解决Eureka Server单点的问题，我们可以启动多个Eureka Server注册中心，并让多个Eureka Server注册中心相互注册，这样可以实现Eureka Server注册中心集群。这是一种去中心化的架构中，各个节点是平等的，每个节点都保存完整实例注册服务的信息。

Eureka Server 集群不区分主从节点或者 Primary & Secondary 节点，所有节点相同角色( 也就是没有角色 )，完全对等。
Eureka Client 可以向任意 Eureka Client 发起任意读写操作，Eureka Server 将操作复制到另外的 Eureka Server 以达到最终一致性。注意，Eureka Server 是选择了 AP 的组件。

Eureka Server之间通过复制的方式完成数据的同步，Eureka还提供了客户端缓存机制，即使所有的Eureka Server都挂掉，客户端依然可以利用缓存中的信息消费其他服务的API。综上，Eureka通过心跳检查、客户端缓存等机制，确保了系统的高可用性、灵活性和可伸缩性。

自我保护模式

自我保护模式

如果Eureka Server最近1分钟收到renew的次数小于阈值（即预期的最小值），则会触发自我保护模式（如上图所示，在Eureka Server首页可以看到一排红色的警告信息），此时Eureka Server此时会认为这是网络问题，它不会注销任何过期的实例。等到最近收到renew的次数大于阈值后，则Eureka Server退出自我保护模式。

自我保护模式阈值计算：

每个instance的预期心跳数目 = 60/每个instance的心跳间隔秒数
阈值 = 所有注册到服务的instance的数量的预期心跳之和 *自我保护系数
以上的参数都可配置的：

instance的心跳间隔秒数：eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds
自我保护系数：eureka.server.renewal-percent-threshold
如果我们的实例比较少且是内部网络时，推荐关掉此选项。我们也可以通过eureka.server.enable-self-preservation = false来禁用自我保护系数

客户端负载均衡：Spring Cloud Ribbon

简介

负载均衡在系统架构中是一个非常重要，并且不得不去实施的功能。因为负载均衡是对系统的高可用、网络压力的缓解和处理能力扩容的重要手段之一。
Spring Cloud Ribbon是一个基于HTTP和TCP的客户端负载均衡工具，它基于Netflix Ribbon实现，通过它我们可以轻松地将面向服务的REST模板请求自动转换成客户端负载均衡的服务调用。

服务容错保护：Spring Cloud Hystrix

简介

Spring Cloud Hystrix实现了断路器、线程隔离等一系列服务保护功能。在微服务架构中，每个单元都在不同的进程中运行，进程间通过远程调用的方式相互依赖，这样就可能因为网络的原因出现调用故障和延迟，如果调用请求不断增加，将会导致自身服务的瘫痪。为了解决这些问题，产生了断路器等一系列服务保护机制。

资源隔离

Hystrix通过将每个依赖服务分配独立的线程池进行资源隔离，从而避免服务雪崩。如下，当BSP服务不可用时，即使BSP服务独立分配的20个线程全部处于同步等待状态，也不会影响其他依赖服务的调用

熔断器

熔断器

当请求失败、被拒绝、超时或短路时，熔断器器功能以阻止所有对某依赖的请求。
提供熔断器组件,可以自动运行或手动调用,停止当前依赖一段时间(10秒)，熔断器默认错误率阈值为50%,超过将自动运行。

服务降级

当某个服务熔断之后，服务器将不再被调用，此时客户端可以自己准备一个本地的fallback回调，返回一个缺省值

服务降级

缓存

hystrix支持将一个请求结果缓存起来，下一个具有相同key的请求将直接从缓存中取出结果，减少请求开销。

要使用hystrix cache功能，第一个要求是重写getCacheKey()，用来构造cache key；

第二个要求是构建context，如果请求B要用到请求A的结果缓存，A和B必须同处一个context。

通过HystrixRequestContext.initializeContext()和context.shutdown()可以构建一个context，这两条语句间的所有请求都处于同一个context。

声明式服务调用：Spring Cloud Feign

简介

Feign是一个声明式的Web Service客户端，它的目的就是让Web Service调用更加简单。Feign提供了HTTP请求的模板，通过编写简单的接口和插入注解，就可以定义好HTTP请求的参数、格式、地址等信息。

而Feign则会完全代理HTTP请求，我们只需要像调用方法一样调用它就可以完成服务请求及相关处理。Feign整合了Ribbon和Hystrix，可以让我们不再需要显式地使用这两个组件。

总起来说，Feign具有如下特性：

可插拔的注解支持，包括Feign注解和JAX-RS注解;

• 支持可插拔的HTTP编码器和解码器;
• 支持Hystrix和它的Fallback;
• 支持Ribbon的负载均衡;
• 支持HTTP请求和响应的压缩。

API 网关服务：Spring Cloud Zuul

监控管理：Spring Cloud Actuator

pom依赖

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

接口说明

HTTP方法	路径	描述	鉴权
GET	/autoconfig	查看自动配置的使用情况	true
GET	/configprops	查看配置属性，包括默认配置	true
GET	/beans	查看bean及其关系列表	true
GET	/dump	打印线程栈	true
GET	/env	查看所有环境变量	true
GET	/env/{name}	查看具体变量值	true
GET	/health	查看应用健康指标	false
GET	/info	查看应用信息	false
GET	/mappings	查看所有url映射	true
GET	/metrics	查看应用基本指标	true
GET	/metrics/{name}	查看具体指标	true
POST	/shutdown	关闭应用	true
GET	/trace	查看基本追踪信息	true

配置

# 用于选择公开所有接口
management.endpoints.web.exposure.include=*
# 显示所有健康状态
management.endpoint.health.show-details=always
# 配置接口的启用,false关闭  true开启
management.endpoint.<id>.enabled=true 
management.endpoint.configprops.enabled=false
# Actuator 默认所有的监控点路径都在/actuator/*，如果有需要这个路径也支持定制
management.endpoints.web.base-path=/act