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Spring Cloud微服务：入门、实战与进阶

尹吉欢　著

第1章

Spring Cloud 与微服务概述
微服务架构是一种架构风格，而Spring Cloud 是实现微服务架构的一系列框架的有序集合。本章将带你进入神秘的微服务世界，去探索微服务存在的价值及意义，并为阅读后面的章节打下扎实的理论基础。
本书涉及的源码均可在 https://github.com/yinjihuan/spring-cloud 中下载。如果下载失败，也可以发邮件给笔者 jihuan900@126.com，或者关注微信公众号 “猿天地”，直接与笔者交流。

1.1　传统的单体应用

所谓单体应用程序，通俗来说就是把所有功能全部堆积在一起。这个应用大部分都是一个 WAR 包或者 JAR 包。以笔者自己搭建的技术网站“猿天地”为例，用户、文章、源码、课程都是在一个项目中的。随着业务的发展，功能的增加，多年以后这个单体项目将变得越来越臃肿。
这样的单体应用在公司创建初期是一种比较好的方案，要快速增加新功能或部署发布都比较简单。不过，随着时间的推移，危机也会慢慢显露出来。任何一个BUG都可能导致整个应用瘫痪，正所谓牵一发而动全身。

1.1.1　改进单体应用的架构

架构总是通过演变而来的，既然传统的单体应用架构不能满足业务的发展，那么架构的改变必然会提上日程。在系统不能支撑当前的用户量后，我们将项目按照不同的业务来做拆分，分成多个子系统，系统之间通过 Webservice 或者 HTTP 接口来进行交互，这样做的好处是系统不再那么臃肿了。
随着用户量越来越多，系统的压力也随之增长。可能其中某一个模块使用的频率比较高，这个时候就需要对这个模块进行扩展，其实就是多部署几个节点。前面再加一个 Nginx 用于负载均衡，刚开始还没什么大问题，当子系统越来越多的时候，每个子系统前面都要加一层负载，对运维人员来说工作量就增加了，因为要维护的也增多了。

1.1.2　向微服务靠拢

前面讲了这么多，还是不能满足互联网公司快速发展的需求，比如高并发、高可用、高扩展。于是基于之前的架构又改进了一番，引入了阿里巴巴开源的 Dubbo 框架，解决了服务之间的调用问题，服务调用方不再需要关注服务提供方的地址，只要从注册中心获取服务提供方的地址即可。
目前国内很多公司的微服务架构都是基于 Dubbo 构建的，为什么我们要转向 Spring Cloud ？可以从下面几个方面进行分析：
社区的支持：

• 首先 Spring Cloud 有强大的社区支持， 在 Java 生态圈必定离不开 Spring，且Spring Cloud 的更新频率也越来越高。
• Dubbo 虽然出自阿里巴巴，但是有很长一段时间没维护了，原因是内部有另一个RPC 的框架 HSF，所以 Dubbo 被抛弃了，不过去年 Dubbo 又重回大众视野，对使用开源框架的用户来说，社区对框架的持续维护非常重要，所以笔者认为 Spring 家族的产品更适合中小型公司。

关注内容：

• Spring Cloud 关注的是整个服务架构会涉及的方方面面，在 Spring Cloud 中各种组件应有尽有，从而使其具有可快速集成、方便、成本低等优势。
• Dubbo 关注的更细一些，只针对服务治理，相当于 Spring Cloud 中的一个子集。能和 Dubbo 相互比较的应该是 gRPC，Thrift 之类的框架。

性能问题：

• 对于性能这块，Dubbo 确实要比 Spring Cloud 好，原因大家也都清楚，Dubbo 基于 Netty 的 TCP 及二进制的数据传输，Spring Cloud 基于 HTTP，HTTP 每次都要创建连接，传输的也是文本内容，自然在性能上有些损耗。
• Spring Cloud 带来的性能损耗对于大部分应用来说是可以接受的，而它具有的HTTP 风格的 API 交互，在不同的语言中是通用的，且对每个微服务的测试来说是非常方便的，也就是说 Spring Cloud 用小的性能损耗换来了更多好处。当当网在Dubbo 的基础上加上 REST 的支持扩展出目前的 Dubbox 也是这个道理。

1.2　什么是微服务

“微服务”一词来源于Martin Fowler的《Microservices》一文。微服务是一种架构风格，即将单体应用划分为小型的服务单元，微服务之间使用HTTP的API进行资源访问与操作。
在笔者看来，微服务架构的演变更像是一个公司的发展过程，从最开始的小公司，到后来的大集团。大集团可拆分出多个子公司，每个子公司的都有自己独立的业务、员工，各自发展，互不影响，合起来则是威力无穷。

1.2.1　使用微服务架构的优势和劣势

臃肿的系统、重复的代码、超长的启动时间带给开发人员的只有无限的埋怨，丝毫没有那种很舒服的、很流畅的写代码的感觉。他们把大部分时间都花在解决问题和项目启动上面了。
1.优势
使用微服务架构能够为我们带来如下好处：

• 服务的独立部署：每个服务都是一个独立的项目，可以独立部署，不依赖于其他服务，耦合性低。
• 服务的快速启动：拆分之后服务启动的速度必然要比拆分之前快很多，因为依赖的库少了，代码量也少了。
• 更加适合敏捷开发：敏捷开发以用户的需求进化为核心，采用迭代、循序渐进的方法进行。服务拆分可以快速发布新版本，修改哪个服务只需要发布对应的服务即可， 不用整体重新发布。
• 职责专一，由专门的团队负责专门的服务：业务发展迅速时，研发人员也会越来越多，每个团队可以负责对应的业务线，服务的拆分有利于团队之间的分工。
• 服务可以动态按需扩容：当某个服务的访问量较大时，我们只需要将这个服务扩容即可。
• 代码的复用：每个服务都提供 REST API，所有的基础服务都必须抽出来，很多的底层实现都可以以接口方式提供。

2.劣势
微服务其实是一把双刃剑，既然有利必然也会有弊。下面我们来谈谈微服务有哪些弊端，以及能采取什么办法避免。

• 分布式部署，调用的复杂性高：单体应用的时候，所有模块之前的调用都是在本地进行的，在微服务中，每个模块都是独立部署的，通过 HTTP 来进行通信，这当中会产生很多问题，比如网络问题、容错问题、调用关系等。
• 独立的数据库，分布式事务的挑战：每个微服务都有自己的数据库，这就是所谓的去中心化的数据管理。这种模式的优点在于不同的服务，可以选择适合自身业务的数据，比如订单服务可以用MySQL、评论服务可以用Mongodb、商品搜索服务可以用Elasticsearch。缺点就是事务的问题了，目前最理想的解决方案就是柔性事务中的最终一致性，后面的章节会给大家做具体介绍。
• 测试的难度提升：服务和服务之间通过接口来交互，当接口有改变的时候，对所有的调用方都是有影响的，这时自动化测试就显得非常重要了，如果要靠人工一个个接口去测试，那工作量就太大了。这里要强调一点，就是API文档的管理尤为重要。
• 运维难度的提升：在采用传统的单体应用时，我们可能只需要关注一个Tomcat的集群、一个MySQL的集群就可以了，但这在微服务架构下是行不通的。当业务增加时，服务也将越来越多，服务的部署、监控将变得非常复杂，这个时候对于运维的要求就高了。

1.2.2　重构前的准备工作

对于上不上微服务，关键在于公司的发展程度。系统是否真的到了必须做分解的地步？在上微服务之前一定要做好技术选型。用什么框架来构建微服务？公司是否支持重构？这些问题都很重要，没有公司的支持一切都是空谈。你要告诉你的上级为什么要重构，为什么要上微服务，上了之后能解决哪些问题，比如能否提高系统稳定性、能否节约机器资源等。有了明确的目标及计划，我相信这件事必成。
在重构之前，架构师一定要对公司所有的产品做一遍梳理，出一个重构方案，画一个架构图。还要对团队成员进行一次培训，讲讲重构的过程中会遇到哪些技术问题，可采用什么方式解决，在这个过程中大家能学到什么。我相信，对于有成长、有意义的事情，就算加班，大家也会开心的。这些你都不准备好，别人会觉得你没事找事，天天让他加班。
重构时最好采用循序渐进的模式，首先对一个产品进行重构规划，抽出业务服务，再抽出这个产品所依赖的基础服务，基础服务是最为重要的。等一个产品稳定之后，再重构其他产品，把核心业务放到最后面。不要想着一步登天，重构就像堆积木，堆着堆着就高了，一周抽一个微服务，慢慢就都变成微服务了。

1.3　什么是Spring Cloud

Spring Cloud 是一系列框架的有序集合。它利用 Spring Boot 的开发便利性，巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务注册、服务发现、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，这些都可以用 Spring Boot 的开发风格做到一键启动和部署。通俗地讲，Spring Cloud 就是用于构建微服务开发和治理的框架集合（并不是具体的一个框架），主要贡献来自 Netflix OSS。

1.3.1　Spring Cloud模块介绍

Spring Cloud 模块的相关介绍如下：

• Eureka：服务注册中心，用于服务管理。
• Ribbon：基于客户端的负载均衡组件。
• Hystrix：容错框架，能够防止服务的雪崩效应。
• Feign：Web 服务客户端，能够简化 HTTP 接口的调用。
• Zuul：API 网关，提供路由转发、请求过滤等功能。
• Config：分布式配置管理。
• Sleuth：服务跟踪。
• Stream：构建消息驱动的微服务应用程序的框架。
• Bus：消息代理的集群消息总线。

除了上述模块，还有 Cli、Task……。本书只介绍一些常用的模块。
Spring Cloud 是一个非常好的框架集合，它包含的功能模块非常多，这里不可能一一讲解到，凡是在本书中出现的模块都是真实开发中用得到的。对于那些没有在本书中进行讲解的模块，大家也可以自行学习，当然有任何问题也可以咨询笔者。

1.3.2　Spring Cloud版本介绍

相信大家跟笔者一样，在第一次访问 Spring Cloud 官网时一定会有一个疑惑那就是版本太多了，到底哪个是稳定版本？哪个才是自己需要的版本？接下来就给大家简单介绍一下版本的问题。
访问官网 https://projects.spring.io/spring-cloud/#learn 可以看到网页右侧的版本列表，如图1-1 所示。
截至本书完稿时，最新的稳定版本是 Finchley SR2。为什么其中还有 Dalston、Edgware等这些版本？而不是像别的项目那样，版本号采用 1.1、1.2、1.3 这种的格式？因为 Spring Cloud 是一个拥有诸多子项目的大型综合项目，可以说是对微服务架构解决方案的综合套件组件，其中包含的各个子项目都独立进行着内容的迭代与更新，各自维护着自己的发布版本号。
至于怎么选择适合自己的版本，笔者认为，大家可以在接触的时候直接选最新的稳定版本。新版本中的Bug肯定要少，并且更稳定。写作本书的时候，官方发布的Spring Cloud最新稳定版本是 Finchley SR2，所以本书的案例都是基于 Finchley SR2 进行讲解的。不同的版本有不同的功能，对应的每个子模块的版本也不一样，那么如何知道每个大版本下面具体的子模块是什么版本呢？答案就在官网的首页上面，在页面的最下方有一个表格（见表1-1），通过这个表格我们可以清楚地知道 Finchley SR2 对应的 Spring Boot 版本是 2.0.6.RELEASE，Spring-Cloud- Bus 是 2.0.0.RELEASE。

1.4　本章小结

Spring Cloud 的诞生对于微服务架构来说简直是如鱼得水，本章主要是对微服务及Spring Cloud 做了一些理论性的讲解，同时介绍了我们为什么要选择 Spring Cloud、Spring Cloud 有哪些内容、使用 Spring Cloud 能够为我们带来什么好处等。下一章我们将学习Spring Boot 框架的使用方法。