2. Spring Cloud

Spring Cloud作為Java語言的微服務框架，依賴於Spring Boot，具有快速開發、持續交付、易於部署等特點。

2.1 微服務應該具備的功能

微服務的特點：

• 按照業務劃分服務。每個微服務執行在獨立的程序中，有獨立的資料庫等元件。
• 通過輕量級機制如HTTP通訊。
• 有一套服務治理解決方案，服務之間不耦合。
• 單個微服務能夠叢集化部署，有負載均衡能力。
• 有一個完整的安全機制。
• 有鏈路追蹤能力。
• 有一套完整的實時日誌系統。

微服務的功能主要體現在：

• 服務註冊和發現
• 服務負載均衡
• 服務容錯
• 服務閘道器
• 服務配置統一管理
• 鏈路追蹤
• 實時日誌

2.1.1 服務的註冊和發現

微服務系統由大量微服務構成，每個微服務有眾多例項，服務之間相互依賴成網狀，需要服務註冊中心來統一管理微服務例項。

服務註冊是指向服務註冊中心一個服務例項，服務提供者將服務資訊(服務名、IP地址等)告知服務註冊中心。

服務發現是指當服務消費者需要消費另一個服務時，服務註冊中心告知服務消費者其消費的服務的例項資訊。

通常情況下，一個服務既是服務提供者也是服務消費者。

服務註冊中心提供服務的健康檢查方式。通常一個服務例項註冊後會定時向服務註冊中心傳送心跳，表明處於可用狀態。當一個服務例項停止向服務註冊中心提供心跳一段時間後，服務註冊中心認為該服務例項不可用，將其剔除服務註冊列表。如果服務例項繼續向註冊中心提供信條，服務註冊中心會將其重新加入服務註冊列表。

2.1.2 服務的負載均衡

微服務系統中，所有的服務向服務註冊中心註冊，服務註冊中心持有每個服務的服務名和IP地址等資訊，同時每個服務也會獲取服務註冊列表資訊。服務消費者整合負載均衡元件，向服務消費者獲取服務註冊列表資訊，每隔一段時間重新整理獲取該列表。當服務消費者消費服務時，負載均衡元件獲取服務提供者所有例項註冊資訊，並通過一定的負載均衡策略選擇一個服務提供者例項，向該例項進行服務消費，這樣就實現了負載均衡。

由於服務註冊中心不但需要定時接收服務的心跳，還需要向服務提供註冊列表資訊，當服務例項數量較大時服務註冊中心負載較重，此時需要實現服務註冊中心高可用。一般做法是將服務註冊中心叢集化，每個服務註冊中心的資料實時同步。

2.1.3 服務的容錯

這裡主要指分散式系統為解決雪崩效應引進的熔斷器機制。當一個服務處理使用者請求失敗次數超過設定閥值時，開啟熔斷器，所有的請求不執行業務邏輯而直接執行快速失敗。處於開啟狀態的熔斷器，一段時間後會處於半開啟狀態，熔斷器檢測一部分請求是否正常，如果執行的請求成功，則關閉熔斷器正常提供服務。

熔斷器機制的優點：

• 將資源進行隔離。某服務的某個API藉口故障只會隔離該API介面而不會影響到其他API介面。
• 服務降級。如果大量的請求短時間內湧入超過了服務的處理能力，開啟熔斷器將服務降級。
• 自我修復能力。自動檢查請求處理情況控制熔斷器開閉。

2.1.4 服務閘道器

微服務系統介面資源通常由服務閘道器統一暴露，內部服務不直接對外提供API介面。API閘道器通常有請求轉發的作用，並可能負責一定的安全驗證。服務閘道器層之前可能需要加負載均衡層(Nginx雙機熱備)，通過一定的路由策略將請求轉發到閘道器層，經過一系列的身份驗證和許可權判斷轉發到具體的服務。

閘道器層的功能特性：

• 將所有服務API介面統一聚合、對外暴露，保護內部微服務單元API藉口。
• 可以作使用者身份認證、許可權驗證。
• 監控功能，記錄日誌。
• 流量監控。
• 便於執行測試。

2.1.5 服務配置統一管理

微服務架構中需要有統一管理配置檔案的元件。

首先，Config Server配置服務讀取配置檔案倉庫的配置資訊，配置檔案倉庫可以是本地倉庫也可以是遠端Git倉庫；啟動服務時，服務向配置服務讀取配置資訊；當服務配置資訊執行修改後，向配置服務傳送Post請求進行重新整理，此時服務會向配置服務重新讀取配置檔案。

對於叢集化的服務可以使用訊息匯流排來重新整理多個服務例項。

2.1.6 服務鏈路追蹤

微服務架構中需要實現分散式鏈路追蹤，來跟蹤一個請求有哪些服務參與、參與的順序如何，從而使請求鏈路清晰可見。

Google2010年發表的論文《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》是業內實現鏈路追蹤的標杆和理論基礎。常見的鏈路追蹤元件有Dapper(Google)/Zipkin(Twitter)/Eagleeye(Alibaba)。

2.2 Spring Cloud

Spring Cloud是基於Spring Boot的。Spring Boot簡化了Spring複雜的配置和依賴管理，通過起步依賴和內建Servlet容器能夠使開發者迅速搭建一個Web工程。Spring Cloud的首要目標就是通過一系列開發元件和框架，幫助開發者迅速搭建一個分散式的微服務系統，通過包裝一系列技術框架，實現了一套基於註解、Java配置和基於模板開發的微服務框架，提供了服務註冊發現、配置中心、熔斷器、智慧路由、微代理、控制匯流排、全域性鎖、分散式會話等常用元件。

• 服務註冊發現元件Eureka

• 熔斷元件Hystrix

  Hystrix除了基本的熔斷器功能外，還能夠實現服務降級、服務限流功能，另外還提供了熔斷器健康監測。Hystrix Dashboard提供單個服務熔斷器的健康狀態資料UI，Hystrix Turbine提供多個服務熔斷器的健康狀態資料UI。

• 負載均衡元件Ribbon

  Ribbon通常和Eureka、Zuul、RestTemplate、Feign配合使用。

• 路由閘道器Zuul

  Zuul有智慧路由和過濾的功能。Zuul與Ribbon結合能夠做到負載均衡、智慧路由。過濾功能是通過攔截請求實現的。

• Spring Cloud Config

  提供配置檔案統一管理功能。通常情況下，Spring Cloud Config和Spring Cloud Bus相互配合重新整理指定Client或所有Client的配置檔案。

• Spring Cloud Security

  是對Spring Security的封裝，提供使用者許可權驗證。通常會配合Spring Security OAuth2使用。

• Spring Cloud Sleuth

  分散式鏈路追蹤元件，封裝了Dapper、Zipkin、Kibana等。

• Spring Cloud Stream

  資料流操作包，可以封裝RabbitMQ、ActiveMQ、Kafka等訊息元件。

一個簡單的由Spring Cloud搭建的微服務系統通常由服務註冊中心Eureka、閘道器Zuul、配置中心Config和授權服務Auth構成。

其他元件：

• Feign 宣告式遠端排程元件
• Spring Cloud Bus訊息匯流排元件
• Spring Cloud Consul/Zookeeper服務註冊發現元件
• Spring Cloud Task 基於Spring Task，提供任務排程和任務管理功能

2.3 Dubbo

Dubbo是阿里巴巴開源的分散式服務框架。包含如下核心內容：

• RPC遠端呼叫：封裝長連線NIO框架如Netty等。
• 叢集容錯：提供基於介面方法的遠端呼叫，並實現負載均衡功能。
• 服務發現：整合Apache Zookeeper。

與Spring Cloud比較：

2.4 Kubernetes

Kubernetes是Google開發的容器叢集管理系統，具有以下特點：

• Planet Scale大容量
• Never Outgrow永不過時
• Run Anywhere隨時隨地執行

Kubernetes提供的功能：

• Automatic Binpacking自動包裝
• Self-healing自我修復
• Horizontal Scaling橫向擴充套件
• Service Discovery and Load Balancing服務發現和負載均衡
• Automated Rollouts and Rollbacks自動部署或回滾
• Secret and Configuration Management配置管理
• Storge Orchestration儲存編排
• Batch execution批量處理

Kubernetes完全可以成為構建和部署為服務的一個工具，是從服務編排上實現的。

與Spring Cloud對比：