微服务架构及技术体系和SpringCloud入门

本文探讨了微服务架构的原理,介绍了SpringBoot与SpringCloud的关系,对比了Dubbo和SpringCloud,详细列举了微服务的优缺点和技术栈,包括服务注册、负载均衡、断路器等组件。适合理解和选择微服务技术栈的开发者参考。

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微服务

微服务架构是一种架构模式,或者说是一种架构风格,它体长将单一的应用程序划分成一组小的服务,每个服务运行在其独立的自己的进程内,服务之间互相协调,互相配置,为用户提供最终价值,服务之间采用轻量级的通信机制(HTTP)互相沟通,每个服务都围绕着具体的业务进行构建,并且能狗被独立的部署到生产环境中,另外,应尽量避免统一的,集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应该根据业务上下文,选择合适的语言,工具(Maven)对其进行构建,可以有一个非常轻量级的集中式管理来协调这些服务,可以使用不同的语言来编写服务,也可以使用不同的数据存储。

或者换种通俗说法就是springboot是单体业务项目,而微服务就是多个单体springboot只开发自己部分业务,再联合起来构成一个整体业务,这种模式还可以通过搭建各个业务不同数量的集群来组合,极具自由性和解耦合性。

微服务化的核心就是将传统的一站式应用,根据业务拆分成一个一个的服务,彻底地去耦合,每一个微服务提供单个业务功能的服务,一个服务做一件事情,从技术角度看就是一种小而独立的处理过程,类似进程的概念,能够自行单独启动或销毁,拥有自己独立的数据库。

微服务优缺点

优点

  • 单一职责原则;
  • 高内聚性
    一个服务可能就是专一的只干一件事;
  • 足够简单,适合敏捷开发原则
    微服务能够被小团队单独开发,这个团队只需2-5个开发人员组成;
  • 微服务是松耦合的,是有功能意义的服务,无论是在开发阶段或部署阶段都是独立的;
  • 微服务能使用不同的语言开发;
  • 高包容性
    易于和第三方集成,微服务允许容易且灵活的方式集成自动部署,通过持续集成工具,如jenkins,Hudson,bamboo;
  • 易理解性
    微服务易于被一个开发人员理解,修改和维护,这样小团队能够更关注自己的工作成果,无需通过合作才能体现价值;

微服务只是业务逻辑的代码,不会和HTML,CSS,或其他的界面混合;
每个微服务都有自己的存储能力,可以有自己的数据库,也可以有统一的数据库;

缺点

  • 开发人员要处理分布式系统的复杂性;
  • 多服务运维难度增大;
  • 系统部署依赖问题;
  • 服务间通信成本问题;
  • 数据一致性问题;
  • 系统集成测试问题;
  • 性能和监控问题;

微服务的模式虽然解决了原来大系统的很多问题,其独特的特点也带来了更多的新问题,所以没有所谓最好的技术,只有相对更适合的技术。

微服务技术栈

微服务技术条目落地技术
服务开发SpringBoot、Spring、SpringMVC等
服务配置与管理Netfix公司的Archaius、阿里的Diamond等
服务注册与发现Eureka、Consul、Zookeeper等
服务调用Rest、PRC、gRPC
服务熔断器Hystrix、Envoy等
负载均衡Ribbon、Nginx等
服务接口调用(客户端调用服务的简化工具)Fegin等
消息队列Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ等
服务配置中心管理SpringCloudConfig、Chef等
服务路由(API网关)Zuul等
服务监控Zabbix、Nagios、Metrics、Specatator等
全链路追踪Zipkin、Brave、Dapper等
数据流操作开发包SpringCloud Stream(封装与Redis,Rabbit,Kafka等发送接收消息)
时间消息总栈SpringCloud Bus
服务部署Docker、OpenStack、Kubernetes等

SpringCloud和SpringBoot的关系

  • SpringBoot专注于开苏方便的开发单个个体微服务;
  • SpringCloud是关注全局的微服务协调整理治理框架,它将SpringBoot开发的一个个单体微服务,整合并管理起来,为各个微服务之间提供:配置管理、服务发现、断路器、路由、为代理、事件总栈、全局锁、决策竞选、分布式会话等等集成服务;
  • SpringBoot可以离开SpringCloud独立使用,开发项目,但SpringCloud离不开SpringBoot,属于依赖关系;
  • SpringBoot专注于快速、方便的开发单个个体微服务,SpringCloud关注全局的服务治理框架;

Dubbo 和 SpringCloud技术选型

  1. 分布式+服务治理Dubbo
    目前成熟的互联网架构,应用服务化拆分 + 消息中间件

  2. Dubbo 和 SpringCloud对比
    可以看一下社区活跃度:

https://github.com/dubbo

https://github.com/spring-cloud

对比结果:

DubboSpringCloud
服务注册中心ZookeeperSpring Cloud Netfilx Eureka
服务调用方式RPCREST API
服务监控Dubbo-monitorSpring Boot Admin
断路器不完善Spring Cloud Netfilx Hystrix
服务网关Spring Cloud Netfilx Zuul
分布式配置Spring Cloud Config
服务跟踪Spring Cloud Sleuth
消息总栈Spring Cloud Bus
数据流Spring Cloud Stream
批量任务Spring Cloud Task

最大区别:Spring Cloud 抛弃了Dubbo的RPC通信,采用的是基于HTTP的REST方式

严格来说,这两种方式各有优劣。虽然从一定程度上来说,后者牺牲了服务调用的性能,但也避免了上面提到的原生RPC带来的问题。而且REST相比RPC更为灵活,服务提供方和调用方的依赖只依靠一纸契约,不存在代码级别的强依赖,这个优点在当下强调快速演化的微服务环境下,显得更加合适。

所以就本质来讲,二者的诞生之初目的就不相同,前者是一个RPC框架,对于整个微服务而言并不完善,需要集成很多第三方组件。而后者则是致力于完成未来微服务的整合,成为一站式的解决方案。

Spring Cloud 五大组件

服务注册与发现——Netflix Eureka
负载均衡:

客户端负载均衡——Netflix Ribbon
服务端负载均衡:——Feign(其也是依赖于Ribbon,只是将调用方式RestTemplete 更改成Service 接口)
断路器——Netflix Hystrix
服务网关——Netflix Zuul
分布式配置——Spring Cloud Config

SpringCloud下载
官网:http://projects.spring.io/spring-cloud/

大版本说明

SpringBootSpringCloud关系
1.2.xAngel版本(天使)兼容SpringBoot1.2x
1.3.xBrixton版本(布里克斯顿)兼容SpringBoot1.3x,也兼容SpringBoot1.4x
1.4.xCamden版本(卡姆登)兼容SpringBoot1.4x,也兼容SpringBoot1.5x
1.5.xDalston版本(多尔斯顿)兼容SpringBoot1.5x,不兼容SpringBoot2.0x
1.5.xEdgware版本(埃奇韦尔)兼容SpringBoot1.5x,不兼容SpringBoot2.0x
2.0.xFinchley版本(芬奇利)兼容SpringBoot2.0x,不兼容SpringBoot1.5x
2.1.xGreenwich版本(格林威治)

实际开发版本关系

spring-boot-starter-parentspring-cloud-dependencles
版本号发布日期版本号发布日期
1.5.2.RELEASE2017-03Dalston.RC12017-x
1.5.9.RELEASE2017-11Edgware.RELEASE2017-11
1.5.16.RELEASE2018-04Edgware.SR52018-10
1.5.20.RELEASE2018-09Edgware.SR52018-10
2.0.2.RELEASE2018-05Fomchiey.BULD-SNAPSHOT2018-x
2.0.6.RELEASE2018-10Fomchiey-SR22018-10
2.1.4.RELEASE2019-04Greenwich.SR12019-03

版本号的名称没有常规的数字命名法,而是采用了伦敦地铁站的名称。

自学参考书:

SpringCloud Netflix 中文文档:https://springcloud.cc/spring-cloud-netflix.html
SpringCloud 中文API文档(官方文档翻译版):https://springcloud.cc/spring-cloud-dalston.html
SpringCloud中国社区:http://springcloud.cn/
SpringCloud中文网:https://springcloud.cc

参考资料

ThoughtWorks 公司的首席科学家 Martin Fowler 于2014年提出的一段话

狂神说笔记

Spring官网:https://spring.io/

SpringCloud
官网:http://projects.spring.io/spring-cloud/

SpringCloud Netflix 中文文档:https://springcloud.cc/spring-cloud-netflix.html
SpringCloud 中文API文档(官方文档翻译版):https://springcloud.cc/spring-cloud-dalston.html
SpringCloud中国社区:http://springcloud.cn/
SpringCloud中文网:https://springcloud.cc

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