SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

SpringCloud是微服务的核心解决方案，也是大厂重点考察点，下面我就全面来详解SpringCloud微服务架构@mikechen

Spring Cloud微服务

Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的一系列框架的集合，它提供了构建微服务架构的工具、和服务。

这些工具、和服务，包括：服务发现、配置管理、断路器、智能路由、降级、微代理、控制总线……等等。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

上图：这是对 Spring Cloud 的一个概览，要真正掌握它，还需要深入研究各个组件的原理、和实现，下面我分别一一来详解@mikechen

Spring Cloud Eureka

Spring Cloud Eureka 提供了一个强大的服务注册、和发现机制，在微服务架构中起着重要作用。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

Eureka Server：服务注册中心，负责：维护所有服务实例的信息；
Eureka Client：服务提供者、和消费者，负责：注册服务和从注册中心获取服务信息。

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

Eureka 的典型工作流程：

1、服务注册

服务实例启动后，向 Eureka Server 发送注册请求，将自身信息注册到 Eureka Server。

Eureka提供了服务注册和发现的功能，每个微服务都可以将自己的信息注册到Eureka服务器，并提供一个唯一的标识符。

2、服务发现

服务消费者在需要调用服务时，向 Eureka Server 请求服务实例列表。

Eureka Server 返回当前可用的服务实例列表，服务消费者根据负载均衡策略选择实例进行调用。

Spring Cloud Ribbon

Spring Cloud Ribbon 是一个基于客户端的负载均衡器，主要用于：在分布式系统中实现服务的负载均衡。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

工作流程，大致如下：

1、服务发现

Ribbon 客户端从 Eureka 等服务发现组件，获取可用的服务实例列表；

2、负载均衡策略

Ribbon 根据配置的负载均衡策略，选择一个服务实例。

Ribbon 支持多种负载均衡策略，包括：

轮询（Round Robin）：按顺序循环选择服务实例；
随机（Random）：随机选择服务实例；
加权响应时间（Weighted Response Time）：根据服务实例的响应时间进行加权，响应时间短的实例优先。

3、请求路由

Ribbon 将客户端的请求路由到选择的服务实例。

Spring Cloud Sleuth

Sleuth是 Spring Cloud 提供的分布式跟踪解决方案，用于跟踪分布式系统中的请求链路。

在微服务架构系统中，一旦服务开始多起来，慢慢的，就会形成一个复杂的分布式服务调用链路。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

当系统出现性能问题、或错误时，如何来快速来定位问题，这就会涉及到“分布式链路追踪”。

这个时候，Sleuth 等“分布式链路追踪”，就会排上用场了。

Sleuth为分布式系统中的每个请求生成唯一的跟踪 ID，并记录请求的传播路径。

通过这个跟踪 ID，可以清楚地了解请求经过了哪些微服务组件，以及每个组件的处理耗时情况。

SpringCloud Gateway

Spring Cloud Gateway 是一个功能强大的 API 网关解决方案，提供了灵活的路由和过滤机制。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

Spring Cloud Gateway 的工作流程，大致如下：

客户端请求：客户端发送请求到网关。
路由匹配：网关根据配置的路由规则匹配请求。
过滤器处理：网关在路由前后应用过滤器，对请求和响应进行处理。
请求转发：网关将请求转发到匹配的后台服务。
响应返回：后台服务处理请求并返回响应，网关再应用过滤器处理响应，然后将最终响应返回给客户端。

Spring Cloud Feign

Spring Cloud Feign 是一个声明式的 HTTP 客户端，用于简化微服务之间的通信。

Feign 的工作流程，大致如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

主要如下步骤：

1、定义接口：通过注解定义接口，描述服务的 API。

import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

@FeignClient(name = "service-provider")
public interface ServiceProviderClient {

    @GetMapping("/endpoint")
    String getEndpoint(@RequestParam(name = "param") String param);
}

2、创建代理：Feign 在运行时为，接口创建动态代理对象。

3、调用方法：调用代理对象的方法时，Feign 将方法调用转换为 HTTP 请求。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class FeignService {

    @Autowired
    private ServiceProviderClient serviceProviderClient;

    public String callService(String param) {
        return serviceProviderClient.getEndpoint(param);
    }
}

4、发送请求：Feign 发送 HTTP 请求到目标服务。

5、处理响应：Feign 接收并处理响应，将结果返回给调用者。

Spring Cloud Hystrix

Hystrix 提供了强大的熔断和隔离机制，能够有效地防止服务故障传播，提高系统的稳定性和可用性。

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

Hystrix 的主要作用：防止服务之间的故障传播，通过监控服务的调用情况，防止单个服务的故障拖垮整个系统。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

当某个服务的错误率超过一定阈值时，熔断器会打开，所有对该服务的调用都会立即失败。

通过线程池、或信号量隔离不同的服务调用，防止故障传播。

除此之外，提供丰富的监控和指标，帮助开发人员了解系统的运行状况。

Spring Cloud Zuul网关

Zuul 是一个 API 网关服务器，主要用于：动态路由、监控、弹性、安全等功能。

如下图所示：

SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)

Zuul 在微服务架构中起着重要作用，它不仅仅是一个简单的路由器，还可以通过灵活的过滤器机制，实现各种复杂的功能。

主要解决：

路由：将请求转发到适当的微服务；
过滤：在请求到达微服务之前，进行预处理（如：身份验证、日志记录……等）；
聚合：将来自多个微服务的响应，合并成一个响应，返回给客户端；
降级：当某个微服务不可用时，提供备用响应。

Zuul 过滤器机制的工作流程，大致如下：

首先，客户端发送请求到 Zuul 网关；
其次，Zuul 网关根据配置、和过滤器规则处理请求；
最后，根据路由规则，将请求转发到相应的微服务。

Spring Cloud Config

Spring Cloud Config ：是 Spring Cloud 提供的一个集中化的配置、和管理解决方案

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-config-server</artifactId>
</dependency>

主要解决：

集中管理配置：将所有应用的配置集中存储、和管理，避免分散在各个应用中；
动态更新配置：支持在应用运行时动态、和更新配置，而不需要重启应用；
环境隔离：支持根据不同的环境（如：开发、测试、生产），管理不同的配置。

总之，Spring Cloud 提供了一整套构建分布式系统的工具和框架，简化了开发、配置、和管理微服务。

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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SpringCloud微服务架构详解(万字图文总结)