23、Spring Boot集成与云部署全解析

五行擒拿术

于 2025-07-26 15:18:30 发布

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Spring Boot集成与云部署全解析

1. Spring Cloud Stream中的Sink流

Sink流用于创建一个输入通道，以监听新传入的消息。以下是创建 ToDoSink 类的示例代码：

package com.apress.todo.cloud;
import com.apress.todo.domain.ToDo;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.EnableBinding;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.StreamListener;
import org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink;

@EnableBinding(Sink.class)
public class ToDoSink {
    private Logger log = LoggerFactory.getLogger(ToDoSink.class);
    @StreamListener(Sink.INPUT)
    public void process(ToDo message){
        log.info("SINK - Message Received >>> {}",message);
    }
}

在上述代码中， @EnableBinding 注解将该类转换为一个Source流，它通过 @StreamListener 和 Sink.INPUT 通道监听新传入的消息。 Sink.INPUT 会创建一个输入通道。

若使用相关代码注释掉 ToDoProcessor 类中的 @EnableBinding ，并运行应用程序，查看RabbitMQ管理界面，会看到输入交换器和 input.anonymous.* 被创建并相互绑定，同时会在Sink日志中看到相同的ToDo信息。需要注意的是，Sink流会对收到的消息进行额外处理，但会结束消息流。

2. 基于微服务的ToDo应用完整流程

可以使用微服务创建可扩展且高可用的应用程序，每个流（源、处理器和接收器）都可视为一个微服务。以下是新ToDo应用的一些需求：
- 创建一个Source，从文件中读取所有声明的ToDo，并过滤出已完成的ToDo，返回ToDo实例。
- 创建一个Processor，接受一个ToDo并创建一条文本消息。
- 创建一个Sink，接收文本并将电子邮件发送给收件人。

对应的流程图如下：

graph LR
    A[Source] -->|ToDo实例| B[Processor]
    B -->|文本消息| C[Sink]
    C -->|电子邮件| D[收件人]

3. Spring Cloud Stream应用程序启动器

Spring Cloud Stream提供了开箱即用的应用程序启动器，Spring Cloud团队已经实现了约52个应用程序，可下载、配置和执行。这些应用程序启动器按Source、Processor和Sink模型划分，具体如下：
| 类型 | 示例 |
| ---- | ---- |
| Source | file, ftp, gemfire, gemfire-cq, http, jdbc, jms等 |
| Processor | bridge, filter, groovy-filter, groovy-transform, httpclient等 |
| Sink | aggregate-counter, cassandra, counter, field-value-counter等 |

若需要获取应用程序启动器的最新版本，可从此处获取。若想使用其他Spring Cloud Stream应用程序启动器并查看其配置，可参考此文档。

4. 云原生架构与Spring Boot应用

云计算是IT行业中最重要的概念之一，公司希望通过提高服务速度来保持领先地位，同时确保安全性和可扩展性。云原生架构应运而生，它允许开发者遵循一些模式，轻松实现速度、安全性和可扩展性。

4.1 云与云原生架构

像Pivotal、Amazon、Google、Heroku、Netflix和Uber等公司都在应用云原生架构的概念。例如，Amazon是云计算的先驱之一，它使用虚拟化作为主要工具来创建资源弹性，以满足不断增长的用户需求。Netflix则需要满足数百万用户每天流式传输媒体内容的需求。

新的云原生架构需要满足以下要求：
- 可见性 ：需要更好的方式来监控应用程序，设置警报、拥有仪表盘等。
- 故障隔离和容错 ：应用程序应是上下文受限的，彼此之间不应有任何依赖关系。若一个应用程序出现故障，其他应用程序应继续运行。
- 自动恢复 ：整个系统应能够识别故障并进行恢复。

4.2 十二因素应用

Heroku的工程师确定了许多模式，形成了十二因素应用指南，总结如下：
1. 代码库 ：一个应用程序有一个由版本控制系统（如Git、Subversion、Mercurial等）跟踪的单一代码库，可在开发、测试、暂存和生产环境中进行多次部署。
2. 依赖项 ：明确声明并隔离依赖项，考虑打包依赖项（如JAR、gems、共享库等），不依赖最终环境中的所有内容。
3. 配置：将配置存储在环境中，不硬编码任何可变内容，使用环境变量或配置服务器。
4. 后端服务 ：将后端服务视为附加资源，通过URL或配置连接到服务。
5. 构建、发布、运行 ：严格分离构建和运行阶段，与CI/CD相关。
6. 进程：将应用程序作为一个或多个无状态进程执行，进程不应存储内部状态，如有必要的状态应视为后端服务。
7. 端口绑定 ：通过端口绑定导出服务，应用程序是自包含的，可通过端口绑定暴露。
8. 并发：通过进程模型进行横向扩展，通过添加更多应用程序实例进行扩展，单个进程可自由多线程。
9. 可处置性 ：通过快速启动和优雅关闭来最大化健壮性，进程应是可处置的（无状态），具备容错能力。
10. 环境一致性 ：保持开发、暂存和生产环境尽可能相似，以确保高质量和持续交付。
11. 日志：将日志视为事件流，应用程序应写入标准输出，日志是聚合的、按时间排序的事件流。
12. 管理进程 ：将管理任务作为一次性进程运行，如数据库迁移、一次性脚本等。

5. 微服务与ToDo应用准备

微服务是一种将单体应用程序分解为不同且独立组件的新方式，这些组件遵循十二因素应用指南。

5.1 准备ToDo应用作为微服务

可以将Spring Boot ToDo应用直接作为微服务使用，选择之前章节的 todo-rest 项目，确保其能正常运行。

若使用Maven，需在 pom.xml 文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>com.h2database</groupId>
    <artifactId>h2</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

若使用Gradle，需在 build.gradle 文件中添加以下依赖：

runtime('com.h2database:h2')
runtime('mysql:mysql-connector-java')

同时，将 application.properties 文件中的 spring.jpa.hibernate.ddl-auto 属性从 create-drop 改为 update ，该属性会在必要时更新数据库模式。

准备应用程序的步骤如下：
- 若使用Maven，执行命令 ./mvnw clean package 。
- 若使用Gradle，执行命令 ./gradlew clean build 。

执行上述命令会生成即将部署的JAR文件，需妥善保存。若在ToDo领域类的Java构造函数中遇到问题，可能是使用了旧版本的Lombok，需使用Lombok 1.18.2或更高版本。

6. Pivotal Cloud Foundry与PAS

Cloud Foundry自2008年以来就存在，最初是VMWare的一个开源项目，2013年转移到Pivotal。它是最常用的开源PaaS，拥有最大的社区支持，得到了许多大型IT公司的支持。

6.1 Pivotal Cloud Foundry版本

有两个版本的Cloud Foundry：
- 开源版本：可从 www.cloudfoundry.org 获取。
- Pivotal Cloud Foundry PAS和PKS（商业版本）：可从 http://pivotal.io/platform 获取，也可在 https://network.pivotal.io/products/pivotal-cf 免费下载，若需要安装支持，需联系Pivotal销售代表。

2018年初，Pivotal发布了平台2.0版本，带来了Pivotal Application Service（PAS）和Pivotal Container Service（PKS，基于Kubernetes）解决方案。

6.2 PAS：Pivotal Application Service

Pivotal Application Service（PAS）基于开放架构构建，具有以下特点：
- 路由器 ：将传入流量路由到适当的组件，通常是云控制器或DEA节点上运行的应用程序。
- 身份验证 ：OAuth2服务器和登录服务器协同工作以提供身份管理。
- 云控制器 ：负责管理应用程序的生命周期。
- 监控：监控、确定和协调应用程序，以确定其状态、版本和实例数量，并将其重定向到云控制器以采取纠正措施。
- Garden/Diego Cells ：管理应用程序实例，跟踪已启动的实例并广播状态消息。
- Blob存储 ：存储资源、应用程序代码、构建包和滴液。
- 服务代理 ：当开发人员为应用程序配置和绑定服务时，服务代理负责提供服务实例。
- 消息总线 ：Cloud Foundry使用NATS（与网络NATS不同），这是一种轻量级的发布 - 订阅和分布式排队消息系统，用于组件之间的内部通信。
- 日志和统计 ：指标收集器从组件收集指标，操作员可使用此信息监控Cloud Foundry实例。

PAS的特点还包括商业支持的基于Cloud Foundry开源的版本、全自动部署和更新、一键式横向和纵向扩展、即时横向应用层扩展、用于资源管理和应用程序及服务管理的Web控制台等。

与开源版本相比，商业版本可使用Web控制台管理基础设施和运行应用程序，而开源版本大多需要使用命令行手动完成安装、配置和升级等操作。Pivotal Cloud Foundry（PAS和PKS）对IaaS是无关的，可安装在Amazon AWS、OpenStack、Google Cloud、Microsoft Azure和vSphere等平台上。

6.3 使用PWS/PAS

若要使用PWS/PAS，需在 Pivotal Web Services 上开设账户，可获取试用账户。注册时需提供电话号码以接收启动试用的代码，还需提供组织名称，默认会创建一个名为 development 的工作空间。

默认试用账户有2GB内存，足以部署ToDo应用。可在左侧的 Tools 标签中找到下载CLI工具的链接以及登录PWS实例的方法。

7. 部署ToDo应用到Pivotal Cloud Foundry

在拥有Pivotal Web Services（PWS）账户并准备好ToDo应用的JAR文件后，就可以将应用部署到Pivotal Cloud Foundry平台。以下是具体的部署步骤：

安装CLI工具 ：从PWS的 Tools 标签中获取CLI工具的下载链接，按照说明完成安装。
登录PWS ：打开终端，执行以下命令登录到PWS实例：

cf login -a https://api.run.pivotal.io

按照提示输入账户的用户名和密码。
3. 部署应用 ：在终端中，导航到包含ToDo应用JAR文件的目录，执行以下命令部署应用：

cf push <app-name> -p <path-to-jar>

其中， <app-name> 是你为应用指定的名称， <path-to-jar> 是JAR文件的路径。例如：

cf push todo-app -p target/todo-app-1.0.jar

验证部署 ：部署完成后，可在PWS的管理界面查看应用的状态，也可以通过浏览器访问应用的URL来验证是否部署成功。

8. 云环境下的应用监控与管理

在云环境中，对应用进行监控和管理至关重要，有助于确保应用的性能、可用性和安全性。

8.1 监控指标

PAS提供了丰富的监控指标，可通过管理界面或CLI工具查看，常见的监控指标包括：
| 指标类型 | 描述 |
| ---- | ---- |
| CPU使用率 | 应用程序使用的CPU资源百分比 |
| 内存使用率 | 应用程序使用的内存资源百分比 |
| 网络流量 | 应用程序的网络输入和输出流量 |
| 响应时间 | 应用程序对请求的响应时间 |

8.2 自动伸缩

为了应对不同的流量需求，PAS支持自动伸缩功能。可以根据监控指标设置自动伸缩规则，例如：
- 当CPU使用率超过80%时，自动增加应用实例。
- 当内存使用率低于20%时，自动减少应用实例。

设置自动伸缩规则的步骤如下：
1. 登录PWS管理界面，找到要设置自动伸缩的应用。
2. 在应用的设置页面中，找到“自动伸缩”选项。
3. 根据需求设置伸缩规则，点击保存。

8.3 日志管理

应用程序的日志是排查问题和监控应用状态的重要依据。PAS提供了日志管理功能，可通过以下命令查看应用的日志：

cf logs <app-name> --recent

其中， <app-name> 是应用的名称。若要实时查看日志，可去掉 --recent 参数。

9. 云原生架构下的应用通信与集成

在云原生架构中，应用之间的通信和集成是关键。以下是一些常见的通信和集成方式：

9.1 消息队列

消息队列是一种异步通信方式，可用于解耦应用之间的依赖关系。常见的消息队列系统包括RabbitMQ、Kafka等。在Spring Boot应用中，可以使用Spring Cloud Stream与消息队列进行集成。

例如，使用RabbitMQ作为消息队列，在 pom.xml 文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rabbit</artifactId>
</dependency>

然后，在配置文件中配置RabbitMQ的连接信息：

spring.rabbitmq.host=localhost
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest

9.2 RESTful API

RESTful API是一种基于HTTP协议的同步通信方式，广泛用于应用之间的集成。在Spring Boot应用中，可以使用Spring Web创建RESTful API。

以下是一个简单的RESTful API示例：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }
}

9.3 服务发现

在微服务架构中，服务发现是实现服务之间通信的关键。Spring Cloud提供了Eureka、Consul等服务发现组件。

以Eureka为例，在 pom.xml 文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

然后，在配置文件中配置Eureka服务器的地址：

eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/

10. 总结

通过本文的介绍，我们了解了Spring Cloud Stream的Sink流、基于微服务的ToDo应用完整流程、Spring Cloud Stream应用程序启动器等知识。同时，深入探讨了云原生架构的概念和要求，以及如何将Spring Boot应用部署到Pivotal Cloud Foundry平台。

在云环境中，应用的监控、管理、通信和集成是确保应用性能和可用性的关键。通过合理使用PAS的功能和云原生架构的技术，我们可以创建出快速、安全、可扩展的Spring Boot应用。

希望本文能帮助你更好地理解和应用Spring Boot在云环境中的开发和部署，让你的应用在云时代发挥更大的价值。