Spring Cloud教程(史上最全图文详解)

Spring Cloud体系

Spring Cloud 是一套完整的微服务解决方案，基于 Spring Boot 框架，准确的说它不是一个框架，而是一个大的容器，它将市面上较好的微服务框架集成进来，从而简化了开发者的代码量。

Spring Cloud体系包含如下：

下面我一一详解Spring Cloud全体系@mikechen

 

Spring Cloud Eureka

Eureka 作为 Spring Cloud 框架的注册中心，与之对应的是 Dubbo 框架的Zookeeper。

Eureka的主要作用：就是解决服务注册，以及服务发现这两大核心功能。

Eureka基本架构

上图简要描述了Eureka的基本架构，由3个角色组成：

1.Service Provider： 暴露服务的服务提供方。

2)Service Consumer：调用远程服务的服务消费方。

3)EureKa Server： 服务注册中心和服务发现中心。

 

Eureka工作原理

 

Eureka的完整工作流程，大致分为如下10步：

1、Eureka Server 启动成功，等待服务端注册，在启动过程中如果配置了集群，集群之间定时通过 Replicate 同步注册表；

2、Eureka Client 启动时根据配置的 Eureka Server 地址去注册中心注册服务；

3、Eureka Client 会每 30s 向 Eureka Server 发送一次心跳请求，证明客户端服务正常；

4、当 Eureka Server 90s 内没有收到 Eureka Client 的心跳，注册中心则认为该节点失效，会注销该实例；

5、单位时间内 Eureka Server 统计到有大量的 Eureka Client 没有上送心跳(15秒内85%服务器出现心跳异常)，则认为可能为网络异常，进入自我保护机制；

6、当 Eureka Client 心跳请求恢复正常之后，Eureka Server 自动退出自我保护模式；

7、Eureka Client 定时全量或者增量从注册中心获取服务注册表，并且将获取到的信息缓存到本地;

8、服务调用时，Eureka Client 会先从本地缓存找寻调取的服务，如果获取不到，先从注册中心刷新注册表，再同步到本地缓存；

9、Eureka Client 获取到目标服务器信息，发起服务调用；

10、Eureka Client 程序关闭时向 Eureka Server 发送取消请求，Eureka Server 将实例从注册表中删除。

 

Spring Cloud Zuul

Zuul 是Netflix开源的一个API Gateway 服务器, 是 Spring Cloud Netflix 子项目的核心组件之一，可以作为微服务架构中的 API 网关使用，支持动态路由与过滤功能。

Zuul 本质上是一个Web servlet应用，为微服务架构中的服务提供了统一的访问入口，客户端通过 API 网关访问相关服务。

 

Zuul的作用

Zuul就是微服务网关的一种实现，Zuul作用：类似我们小区的保安，用于保护基本的安全等的作用。

Zuul它实现了请求路由、负载均衡、校验过滤、服务容错、服务聚合等功能。

 

Zuul工作原理

Zuul 本质上就是一个Web Servlet，本质上就是一系列的filter过滤器。

所以Zuul工作原理：就是基于ZuulFilter的链式调用请求机制。

Zuul组件的核心就是是一系列的过滤器，这些过滤器可以完成如下的功能，如下图所示，这是Zuul的整体架构图。

• 身份认证和安全: 识别每一个资源的验证要求，并拒绝那些不符的请求；
• 动态路由：动态将请求路由到不同后端集群；
• 压力测试：逐渐增加指向集群的流量，以了解性能
• 负载分配：为每一种负载类型分配对应容量，并弃用超出限定值的请求；
• 静态响应处理：边缘位置进行响应，避免转发到内部集群；

 

Spring Cloud Hystrix

Hystrix是Netflix开源的服务熔断器。

 

Hystrix作用

Hystrix的主要作用就是：提供服务隔离、熔断、降级机制。

 

Hystrix工作原理

发起请求是通过Hystrix的线程池来走的，不同的服务走不同的线程池，实现了不同服务调用的隔离，防止服务出现雪崩。

 

Spring Cloud Ribbon

Ribbon是Spring Cloud Netiflix组件中一个基于HTTP和TCP的客户端负载均衡工具，它基于Netflix Ribbon实现。

 

Ribbon作用

Ribbon主要作用是提供客户端的软件负载均衡算法，将Netflix的中间层服务连接在一起。

当多个服务提供者时，Ribbon 可以根据负载均衡的算法，比如：如简单轮询、随机连接等，自动地选择需要调用的服务地址。

 

Ribbon原理

首先我们要明确负载均衡分为：集中式负载均衡和进程内负载均衡。

 

1.服务端的负载均衡

例如，硬件的有：F5，软件的有典型代表：Nginx，都是先发送请求，然后在服务器端再进行负载均衡算法分配。

 

2.客户端的负载均衡

负载均衡逻辑集成到消费方客户端，消费方从服务注册中心获知那些地址可用，然后自己再从这些地址中选择一个合适的服务器。

例如spring cloud中的Ribbon，客户端会有一个服务器地址列表，在发送请求前通过负载均衡算法选择一个服务器，然后进行访问，在客户端就进行负载均衡算法分配。

如下图所示：

总共有七种负载均衡策略可供选择，可以根据自己的业务场景进行选择：

1. 轮询RoundRobinRule：这也是Ribbon默认的策略；
2. 随机RandomRule；
3. 响应时间权重ResponseTimeWeightedRule：为每个服务设置权重，响应时间越短，权重越大；
4. 最少并发数策略BestAvailableRule；
5. 重试策略RetryRule；
6. 可用性敏感策略AvailabilityFilteringRule；
7. 区域性敏感策略ZoneAvoidanceRule；

 

Spring Cloud Feign

Feign是Spring Cloud Netiflix组件中的一个轻量级Restful的HTTP服务客户端，通过 接口 + 注解的方式发起 HTTP 请求调用。

 

Feign作用

Feign 主要是帮助我们方便进行Rest API服务间的调用，Feign最大的作用就是减少 HTTP 远程调用的复杂性。

Feign实现了像调用本地方法一样调用远程方法，无感知远程HTTP 请求，类似于Dubbo Consumer直接调用Provider的接口方法。

 

Feign原理

Feign大致工作流程图如下：

总的来说Feign 的源码实现过程如下：

1.首先通过@EnableFeignClients注解开启FeignClient 的功能，只有这个注解存在，才会在程序启动时开启对@FeignClient注解的包扫描；

2.根据Feign的规则实现接口，并在接口上面加上@FeignClient注解；

3.程序启动后会进行包扫描，扫描所有的@ FeignClient 的注解的类，并将这些信息注入IOC容器中；

4.当接口的方法被调用时，通过JDK的代理来生成具体的RequestTemplate模板对象；

5.根据RequestTemplate再生成Http请求的Request对象；

6.Request 对象交给Client去处理，其中Client的网络请求框架可以是HtpURLConnection、HttpClient等；

7.最后Client被封装到LoadBalanceClient类，这个类结合类Ribbon做到了负载均衡。

 

Spring Cloud Gateway

Gateway是Spring Cloud的一个全新的API网关项目，是Spring官方基于Spring 5.0、Spring Boot 2.0、Project Reactor等技术开发的网关。

 

Gateway网关作用

传统的单体架构中只需要开放一个服务给客户端调用，但是微服务架构中是将一个系统拆分成多个微服务。

每一个微服务都会部署到内网服务器中，或者禁止外部访问这些端口，这是对应用的一种安全保护机制。

因此，我们如果想通过互联网来访问这些服务，需要一个统一的入口：这就Gateway服务网关。

 

Gateway网关原理

Gateway网关流程执行流程，如下图所示：

Gateway网关流程执行流程，大致分为如下6步：

1. Gateway Client向Gateway Server发送请求；
2. 请求首先会被HttpWebHandlerAdapter进行提取组装成网关上下文；
3. 然后网关的上下文会传递到DispatcherHandler，它负责将请求分发给 RoutePredicateHandlerMapping；
4. RoutePredicateHandlerMapping负责路由查找，并根据路由断言判断路由是否可用；
5. 如果过断言成功，由FilteringWebHandler创建过滤器链并调用；
6. 请求会一次经过PreFilter–微服务–PostFilter的方法，最终返回响应。

 

Spring  Cloud Sleuth

Spring Cloud Sleuth 是 Spring Cloud的链路追踪组件，实现了分布式跟踪解决方案。

 

Sleuth作用

随着微服务架构的流行，服务按照不同的维度进行拆分，在复杂的微服务架构系统中，会形成一个复杂的分布式服务调用链路，如下图所示：

这样调用链路就会非常复制，如果某一个服务出了故障，难以跟踪，这样Sleuth就来解决调用链路的问题。

Sleuth 作用就是将一次分布式请求，还原成调用链路，进行：日志记录、性能监控、并将一次分布式请求的调用情况集中展示。

 

Sleuth原理

Spring Cloud Sleuth采用的是Google的开源项目Dapper的专业术语，span、Trace、Annotations。

Spring Clpud Sleuth 实现分布式系统中的服务跟踪功能，主要在于下面三个关键点：

 

1.Span基本工作单元

例如：每次发送一个远程调用服务就会产生一个 Span，Span通过一个64位ID唯一标识，span还有其他数据信息，比 如摘要、时间戳事件、关键值注释(tags)、span的ID、以及进度ID(通常是IP地址) span在不断的启动和停止，同时记录了时间信息，当你创建了一个span，你必须在未来的某个时 刻停止它。

通过计算 Span 的开始和结束时间，就可以统计每个服务调用所花费的时间。。

 

2.Trace

一系列spans组成的一个树状结构，例如：如果你正在跑一个分布式大数据工程，你可能 需要创建一个Trace。

一个 Trace 认为是一次完整的链路，内部包含 n 多个 Span，Trace 和 Span 存在一对多的关系，Span 与 Span 之间存在父子关系。

 

3.Annotations

用来及时记录一个事件的存在，一些核心 annotations 用来定义一个请求的开始和结束。

 

作者简介

陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，BAT资深面试官，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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