SpringCloud 学习(1) --- 微服务与 Sprin
在学习 SpringCloud 时，整理了一个 SpringCloud 脑图：https://www.processon.com/view/link/5c3ec3cce4b0641c83ddee05
应用是可以独立运行的程序代码，提供相对完善的业务功能。
架构分为：业务架构、应用架构、技术架构。业务架构决定应用架构，技术架构支撑应用架构。
架构的发展历程：单体架构 --> 分布式架构 --> SOA 架构 --> 微服务架构
微服务概述
单体应用架构
单体架构可以理解为一个 Java Web 工程，包含：表现成、业务层、数据访问层。从 Controller 到 Service 到 Dao，没有任何应用拆分，开发完毕后打包成一个大型的 war 部署。
单体应用架构
优点
- 便于发开：开发人员使用当前开发工具在短时间内就可以完成开发
- 便于测试：不需要依赖其他接口，节约时间
- 便于部署：只需将 war 部署到运行环境即可
缺点
- 灵活度不够：如果程序有任何修改，需要自上而下全部修改，测试的时候也不要整个程序部署完才能看到效果。在开发过程中，可能会需要等待其他开发人员开发完成才能进行自己开发的内容。
- 降低系统性能：原本可以直接访问数据库，但多出了一个 Service 层
- 启动慢：一个进程中包含了所以的业务逻辑，涉及的模块过多
- 扩展性差：增加新的功能不能针对单个点增加，要全局性的增加，牵一发动全身
分布式架构
按照业务垂直切分，每个应用都是单体架构，通过 API 互相调用
分布式架构
面向服务的 SOA 架构
SOA 架构有两个主要角色：服务的提供者（provider）、服务的消费者（consumer）。阿里的 Dubbo 的 SOA 的一个典型实现
优点
- 模块拆分，使用接口通信，降低了模块之间的耦合度
- 把一个大项目拆分成多个子项目，可以并行开发
- 增加功能时只需要增加一个子项目，调用其他系统接口即可
- 可以灵活分布式部署
缺点
- 系统之间需要远程通信，增加了开发的工作量
微服务架构
微服务架构是一种架构风格，对于大型复杂的业务系统，可以将业务功能拆分成多个相互独立的微服务，各个微服务之间是松耦合的，通过各种远程协议进行同步/异步通信，各个微服务可单独部署，扩容/缩容以及升级/降级。
微服务技术选型对比
| Spring Cloud | Dubbo | Motan | MSEC | 其他 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 功能 | 微服务完整方案 | 服务治理框架 | 服务治理框架 | 服务开发运营框架 | 略 |
| 通信方式 | REST / http | RPC 协议 | RPC / Hessian2 | Protocol Buffers | gRPC、thrift |
| 服务发现 / 注册 | Eureka（AP） | ZK、Nacos | ZK / Consul | 只有服务发现 | Etcd |
| 负载均衡 | Ribbon | 客户端负载 | 客户端负载 | 客户端负载 | Ngnix + Lua |
| 容错机制 | 6 种 | 6 种 | 2 种 | 自动容错 | keepalived、heartbeat |
| 熔断机制 | Hystrix | 无 | 无 | 过载保护 | 无 |
| 配置中心 | Spring Cloud Config | Nacos | 无 | 无 | Apollo、Nacos |
| 网关 | Zuul、Gateway | 无 | 无 | 无 | Kong、自研 |
| 服务监控 | Hystrix + Turbine | Dubbo + Monitor | 无 | Monitor | ELK |
| 链路监控 | Sleuth + Zipkik | 无 | 无 | 无 | Pinpoint |
| 多语言 | REST 支持多语言 | Java | Java | Java、C++、PHP | Java、PHP、Node.js |
| 社区活跃度 | 高（Spring） | 高（阿里） | 一般 | 未知 | 略 |
基于 Spring Cloud 的微服务解决方案
- 公用组件：服务调用：Feign、负载均衡：Ribbon、熔断器：Hystrix
- 网关：Eureka、Consul 使用 zuul(性能低)、SpringCloud Gateway(性能高)；etcd、Nacos 使用自研网关
- 配置中心：SpringCloud Config、携程 Apollo、阿里 Nacos
- Zipkin、Pinpoint、SkyWalking（推荐）
- 分布式事务、Docker、gRPC、领域驱动 Halo
基于 Dubbo 的解决方案使用 Dubbo + Nacos。Nacos 是阿里开源的一个构建云原生应用的动态服务发现、配置、服务管理平台。
Spring Cloud
Spring Cloud 介绍
中间件：中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机/ 服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。
常见的中间件分别是：服务治理(如 RPC)、配置中心、全链路监控、分布式事务、分布式定时任务、消息中间件、API 网关、分布式缓存、数据库中间件等。
Spring Cloud 像是一个中间件，基于 Spring Boot 开发，提供一套完整的微服务解决方案。包括服务注册与发现、配置中心、全链路监控、API 网关、熔断器 等选型的中立的开源组件，可以随需扩展和替换组装。
Spring Cloud 项目模块
| 组件名称 | 所属项目 | 组件分类 |
|---|---|---|
| Eureka | spring-cloud-netflix | 注册中心 |
| Zuul | spring-cloud-netflix | 第一代网关 |
| Sidecar | spring-cloud-netflix | 多语言支持 |
| Ribbon | spring-cloud-netflix | 负载均衡 |
| Hystrix | spring-cloud-netflix | 熔断器 |
| Turbine | spring-cloud-netflix | 集群监控 |
| Feign | spring-cloud-openfeign | 声明式的 HTTP 客户端 |
| Consul | spring-cloud-consul | 注册中心 |
| Gateway | spring-cloud-gateway | 第二代网关 |
| Sleuth | spring-cloud-sleuth | 链路监控 |
| Config | spring-cloud-config | 配置中心 |
| Bus | spring-cloud-bus | 总线 |
| Pipeline | spring-cloud-pipelines | 部署管道 |
| Dataflow | spring-cloud-dataflow | 数据处理 |
| Stream | spring-cloud-stream | 消息驱动 |
服务治理中间件
服务治理中间件包含：服务注册与发现、服务路由、负载均衡、自我保护、管理机制等。
其中，服务路由包含：服务上下线、在线测试、机房就近选择、AB测试、灰度发布等。
负载均衡包含：支持根据目标状态和目标权重进行负载均衡。
自我保护包含：服务降级、优雅降级、流量控制
注册中心对比
| 特性 | Consul | Zookeeper | etcd | Eureka |
|---|---|---|---|---|
| 服务健康检查 | 服务状态、内存、硬盘等 | (弱)长连接、keepalive | 连接心跳 | 可配置支持 |
| 多数据中心 | 支持 | - | - | - |
| kv 存储服务 | 支持 | 支持 | 支持 | - |
| 一致性 | raft | paxos | raft | - |
| CAP | CA | CP | CP | AP |
| 多语言支持 | https、dns | 客户端 | http/grpc | http(sidecar) |
| watch支持 | 全量/支持long polling | 支持 | 支持long polling | 支持 long polling/大部分增量 |
| 自身健康 | metrics | - | metrics | metrics |
| 安全 | acl/https | acl | https支持(弱) | - |
| Spring Cloud 集成 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
Spring Cloud 配置中心功能需求
场景支持：
面向全公司，充分考虑各部门需求，支持不同语言接入，充分考虑兼容性
运维集成：
统一数据源
标准化运维流程
权限管理：
接入权限、审核权限、下发权限...
Spring Cloud API 网关
API 网关是出现在系统边界上的一个面向 API 的、串行集中式的强管控服务，可以理解为应用的防火墙，主要起隔离外部访问与内部系统的作用。主要为了解决访问认证、报文转发、访问统计等问题。
API 网关需要提供的功能：
统一接入功能：为各种服务提供统一接入服务，提供三高(高可用、高并发、高可靠)的网关服务，还需要支持负载均衡、容灾切换、异地多活
协议适配：对外提供 HTTP、HTTPS 访问，对内提供各种协议，如：HTTP、HTTPS、RPC、REST 等
流量监控：当大流量请求时，进行流量监控、流量挑拨；当后端出现异常时，需要进行服务熔断、服务降级；在异地多活中，需要进行流量分片等。
网关防护：所有请求进行安全过滤，对 IP 黑名单、URL 黑名单封禁、风控防刷、防恶意攻击等。
Zuul、Gateway 的比较
| Zuul | Gateway | |
|---|---|---|
| 实现难度 | 低 | 高 |
| 底层 | http、https、rest | Netty |
| 灰度、降级、标签路由、限流、WAF封禁 | 需要自定义 Filter | 配置 |
| 安全、监控/埋点 | 自定义 Intercepter | 自定义配置 |
Spring Cloud 全链路监控
全链路监控需要包含的功能：
定位慢调用：慢 web 服务、慢 rest/rpc 服务、慢 SQL
定位错误：4XX、5XX、Service Error
定位异常：Error Exception、Fatal Exception
展现依赖和拓扑：域拓扑、服务拓扑、trace 拓扑
trace 调用链：将端到端的调用以及附加的上下文信息、异常日志信息、每个调用点的耗时都进行展示
应用警告：根据设置的警告规则，扫描指标数据，并进行信息上报
