Spring Cloud 是一個相對比較新的微服務框架，2016 年才推出 1.0 的 release 版本. 雖然 Spring Cloud 時間最短, 但是相比 Dubbo 等 RPC 框架, Spring Cloud 提供的全套的分布式系統解決方案。

Spring Cloud 是一系列框架的有序集合。它利用 Spring Boot 的開發便利性巧妙地簡化了分布式系統基礎設施的開發，如服務發現注冊、配置中心、消息總線、負載均衡、斷路器、數據監控等，都可以用 Spring Boot 的開發風格做到一鍵啟動和部署。

Spring 并沒有重復制造輪子，它只是將目前各家公司(主要是 Netflix )開發的比較成熟、經得起實際考驗的服務框架組合起來，通過 Spring Boot 風格進行再封裝屏蔽掉了復雜的配置和實現原理，最終給開發者留出了一套簡單易懂、易部署和易維護的分布式系統開發工具包。

Spring Cloud 的核心組件

1. Eureka（注冊中心）

Eureka 是 Spring Cloud 微服務架構中的注冊中心，專門負責服務的注冊與發現,里面有一個注冊表,保存了各個服務器的 機器和端口。

• Eureka 服務端：也稱服務注冊中心，同其他服務注冊中心一樣，支持高可用配置。如果 Eureka 以集群模式部署，當集群中有分片出現故障時，那么 Eureka 就轉入自我保護模式。它允許在分片故障期間繼續提供服務的發現和注冊，當故障分片恢復運行時，集群中其他分片會把它們的狀態再次同步回來

• Eureka 客戶端：主要處理服務的注冊與發現。客戶端服務通過注解和參數配置的方式，嵌入在客戶端應用程序的代碼中，在應用程序運行時，Eureka 客戶端想注冊中心注冊自身提供的服務并周期性地發送心跳來更新它的服務租約。同時，它也能從服務端查詢當前注冊的服務信息并把它們緩存到本地并周期性地刷新服務狀態

Eureka Server 的高可用實際上就是將自己作為服務向其他注冊中心注冊自己，這樣就可以形成一組互相注冊的服務注冊中心，以實現服務清單的互相同步，達到高可用效果。

2. Zuul（服務網關）

Zuul 網關負責轉發請求給對應的服務，這個組件是負責網絡路由的。

Spring Cloud Zuul 通過與 Spring Cloud Eureka 進行整合，將自身注冊為 Eureka 服務治理下的應用，同時從 Eureka 中獲得了所有其他微服務的實例信息

對于路由規則的維護，Zuul 默認會將通過以服務名作為 ContextPath 的方式來創建路由映射

Zuul 提供了一套過濾器機制，可以支持在 API 網關無附上進行統一調用來對微服務接口做前置過濾，已實現對微服務接口的攔截和校驗

3. Ribbon（負載均衡）

提供云端負載均衡，有多種負載均衡策略可供選擇，可配合服務發現和斷路器使用。

Ribbon 是一個基于 HTTP 和 TCP 的客戶端負載均衡器，它可以在通過客戶端中配置的 ribbonServerList 服務端列表去輪詢訪問以達到服務均衡的作用。

當 Ribbon 和 Eureka 聯合使用時，Ribbon 的服務實例清單 RibbonServerList 會被 DiscoveryEnabledNIWSServerList 重寫，擴展成從 Eureka 注冊中心中獲取服務端列表。同時它也會用 NIWSDiscoveryPing 來取代 IPing，它將職責委托給 Eureka 來去定服務端是否已經啟動

在客戶端負載均衡中，所有客戶端節點都維護著自己要訪問的服務端清單，而這些服務端的清單來自于服務注冊中心（比如 Eureka）。在客戶端負載均衡中也需要心跳去維護服務端清單的健康性，只是這個步驟需要與服務注冊中心配合完成。

通過 Spring Cloud Ribbon 的封裝，我們在微服務架構中使用客戶端負載均衡調用只需要如下兩步：

• 服務提供者只需要啟動多個服務實例并且注冊到一個注冊中心或是多個相關聯的服務注冊中心

• 服務消費者直接通過調用被 @LoadBalanced 注解修飾過的 RestTemplate 來實現面向服務的接口調用

4. Hystrix（熔斷保護器）

熔斷器，容錯管理工具，旨在通過熔斷機制控制服務和第三方庫的節點,從而對延遲和故障提供更強大的容錯能力。提供線程池不同的服務走不同的線程池，實現了不同服務調用的隔離，避免了服務器雪崩的問題。

在微服務架構中，存在著那么多的服務單元，若一個單元出現故障，就很容易因依賴關系而引發故障的蔓延，最終導致整個系統的癱瘓，這樣的架構相較傳統架構更加不穩定。為了解決這樣的問題，產生了斷路器等一系列的服務保護機制

在分布式架構中，當某個服務單元發生故障之后，通過斷路器的故障監控，向調用方返回一個錯誤響應，而不是長時間的等待。這樣就不會使得線程因調用故障服務被長時間占用不釋放，避免了故障在分布式系統中的蔓延

Hystrix 具備服務降級、服務熔斷、線程和信號隔離、請求緩存、請求合并以及服務監控等強大功能

Hystrix 使用艙壁模式實現線程池的隔離，它會為每一個依賴服務創建一個獨立的線程池，這樣就算某個依賴服務出現延遲過高的情況，也只是對該依賴服務的調用產生影響，而不會拖慢其他的依賴服務

5. Feign（REST 轉換器）

基于動態代理機制，根據注解和選擇的機器，拼接請求 url 地址，發起請求。Feign 的關鍵機制是使用了動態代理

• 首先，對某個接口定義了 @FeignClient 注解，Feign 就會針對這個接口創建一個動態代理

• 接著調用接口的時候，本質就是調用 Feign 創建的動態代理

• Feign 的動態代理會根據在接口上的 @RequestMapping 等注解，來動態構造要請求的服務的地址

• 針對這個地址，發起請求、解析響應

Feign 是和 Ribbon 以及 Eureka 緊密協作的

• 首先 Ribbon 會從 Eureka Client 里獲取到對應的服務注冊表，也就知道了所有的服務都部署在了哪些機器上，在監聽哪些端口

• 然后 Ribbon 就可以使用默認的 Round Robin 算法，從中選擇一臺機器

• Feign 就會針對這臺機器，構造并發起請求

6. Config（分布式配置）

配置管理工具包，讓你可以把配置放到遠程服務器，集中化管理集群配置，目前支持本地存儲、Git 以及 Subversion。

注冊中心與 API 網關的分析

微服務網關更多是在前后端分離，或者說涉及到獨立的類似手機 APP 等前端應用的時候使用的最多，即把內部各個微服務組件模塊的 API 接口能力統一注冊和接入到網關，對于 APP 也只需要訪問網關暴露的接口即可，同時通過網關還可以進一步的實現安全隔離。

也就是說在這種場景下，網關更多的是實現了接口服務的代理和路由轉發能力，更多的是向外的一種能力發布。

1. 一個獨立的開發團隊，為保證獨立自治，以及內部多個微服務模塊間的交互集成，最好啟用獨立的服務注冊中心實現服務注冊，發現能力。即開發團隊內部多個微服務模塊間的集成，不需要通過網關，只需要通過服務注冊中心進行集成即可。

2. 開發團隊需要暴露能力給外部，包括暴露能力給其它的開發團隊，需要考慮將該 API 接口注冊到外部的網關上。在這里建議是拆分兩個獨立網關，一個是內部 API 網關，一個是放置到 DMZ 區面對公網訪問的 API 網關。對于服務如果同時涉及到內部和外部使用，則兩邊注冊。建議不要通過兩次網關去路由，一個是影響性能，一個是不方便后續問題排查。

3. 構建在開發團隊之外的 API 網關必須具備負載均衡能力，可以配置多個 IP 地址。通過該 API 網關也最好具備和 Docker 容器擴展后的服務自動注冊和地址加入擴展能力。

Eureka 的競品分析：Nacos、ZooKeeper、Etcd

服務發現是一個古老的話題，當應用開始脫離單機運行和訪問時，服務發現就誕生了。目前的網絡架構是每個主機都有一個獨立的 IP 地址，那么服務發現基本上都是通過某種方式獲取到服務所部署的 IP 地址。DNS 協議是最早將一個網絡名稱翻譯為網絡 IP 的協議，在最初的架構選型中，DNS+LVS+Nginx 基本可以滿足所有的 RESTful 服務的發現，此時服務的 IP 列表通常配置在 Nginx 或者 LVS。后來出現了 RPC 服務，服務的上下線更加頻繁，人們開始尋求一種能夠支持動態上下線并且推送 IP 列表變化的注冊中心產品。

Eureka

• Spring Cloud Eureka 所選擇的是 AP，采用的是去中心化結構，放棄了強一致性。也就是說 Eureka 集群中的各個結點都是平等的，沒有主從的概念。通過互相注冊的方式來進行消息同步和保證高可用。并且一個 Eureka Server 結點掛掉了，還有其他同等的結點來提供服務，并不會引發服務的中斷

• Eureka 只能當注冊中心，想搞配置中心的話，還得搭配 Spring Cloud Config+Spring Cloud Bus。其中后者支持 Rabbiimq 和 Kafka 兩種模式。

• 使用 Java 語言來開發的，并且也是 Spring Cloud 的子項目，所以可以直接通過引入 jar 包的方式來集成 Eureka，這點非常方便

1. ZooKeeper

這是一款經典的服務注冊中心產品（雖然它最初的定位并不在于此），在很長一段時間里，它是國人在提起 RPC 服務注冊中心時心里想到的唯一選擇，這很大程度上與 Dubbo 在中國的普及程度有關。

• Apache Zookeeper 所選擇的是 CP，也就是放棄了高可用性。Zookeeper 集群在進行消息同步的時候，必須有一半以上結點完成了同步才會返回；而當 Master 結點掛了或者集群中有過半的結點不能工作了，此時就會觸發故障恢復，重新進行 Master 選舉。在這個過程中，整個 Zookeeper 集群無法對外提供服務，從而實去了 A（可用性）

• 為了達到 C，Zookeeper 采用的是自己的 ZAB 協議。

2. Nacos

Nacos 是阿里巴巴旗下的開源項目，在 2018 年開源，攜帶著阿里巴巴大規模服務生產經驗，試圖在服務注冊和配置管理這個市場上，提供給用戶一個新的選擇。

• Nacos 一大特性是即支持 CP，也支持 AP。可以根據需要靈活選擇。

• Nacos 除了注冊中心之外，也能充當配置中心的作用。且配置中心可以按照 namespace，group 等維度來進行數據隔離，來達到不同環境之間配置隔離的功能。

值得一提的是，Nacos 作為配置中心的持久化機制可以依賴于 Mysql 來完成（默認依賴于內置數據庫）。只需要將 Nacos 目錄下的 sql 腳本放到 mysql 中執行（會生成 11 個表），然后在 nacos 配置文件里面配一下 mysql 的賬號密碼即可。這樣使用 mysql 作為數據源的方式相比于 nacos 內置數據庫來說更容易管理

3. Consul

Consul 是 HashiCorp 公司推出的一個開源工具。

• Consul 是用 Go 語言編寫的，所以無法像 Eureka 那樣直接引入 jar 包就能集成，它還需要去服務器中進行額外的安裝。

• 除了注冊中心的功能之外，Consul 還能起到配置中心的作用。

  Consul 它保證的是 CP，使用 raft 協議，要求必須有過半的結點都寫入成功才算是注冊成功了，并且它也有 Master 和 Follower 的概念，在 Master 掛掉后，也需要自己內部進行

4. Etcd（待續）

對比 SpringCloud，Kubernetes 也提供完整的分布式微服務管理框架，幾乎所有組件都有對應的產品，其中 Etcd 也可以提供類似 Eureka 的注冊中心。

在 Go 生態中，還可以選擇基于 Etcd 作為注冊中心，Etcd 是由 CoreOS 團隊維護的、高可用分布式鍵值存儲數據庫，可用于為集群提供配置和服務發現功能，Google 開源的容器管理工具 Kuberbetes 就是基于 Etcd 的。

和 Consul 一樣，Etcd 也是基于 Raft 協議作為分布式一致性算法來解決領導者選舉和日志復制問題，同樣也是基于 Go 語言編寫。

Etcd 也支持代理模式（proxy），只不過在 Etcd 中，代理模式和 Consul 的客戶端代理模式類似，安裝在部署服務的節點上，用來轉發請求到 Etcd 集群，本身不存儲任何數據，Etcd 集群相當于 Consul 中以服務端模式運行的 Consul 集群，通常要求配置三個及以上節點（不要太多，3~5 就夠了，以便可用性和性能上達到平衡），負責真正的請求處理 —— 服務注冊與發現。

在目前最新版本的 Etcd v3 中，通過網關模式（gateway）取代了 V2 版本中的代理模式（proxy）。

從服務發現的實現原理上來說，Consul 和 Etcd 的基本設計思路是一致的，Etcd 更簡單，Consul 則更像一個全棧的解決方案，功能比 Etcd 要更豐富，比如支持可視化的 Web UI 管理界面、支持多數據庫中心、安全層面除了 HTTPS 外還支持 ACL、更加全面的健康檢查功能、內置 DNS Server 等，這些都是 Etcd 所不具備的，但是更全面的功能往往意味著更高的復雜性，針對微服務的服務注冊和發現場景，Etcd 完全夠用了。

Spring Cloud 全家桶的簡介

• Spring Cloud Config：配置管理工具包，讓你可以把配置放到遠程服務器，集中化管理集群配置，目前支持本地存儲、Git 以及 Subversion。

• Spring Cloud Bus：事件、消息總線，用于在集群（例如，配置變化事件）中傳播狀態變化，可與 Spring Cloud Config 聯合實現熱部署。

• Eureka：云端服務發現，一個基于 REST 的服務，用于定位服務，以實現云端中間層服務發現和故障轉移。

• Hystrix：熔斷器，容錯管理工具，旨在通過熔斷機制控制服務和第三方庫的節點,從而對延遲和故障提供更強大的容錯能力。

• Zuul：Zuul 是在云平臺上提供動態路由,監控,彈性,安全等邊緣服務的框架。Zuul 相當于是設備和 Netflix 流應用的 Web 網站后端所有請求的前門。

• Archaius：配置管理 API，包含一系列配置管理 API，提供動態類型化屬性、線程安全配置操作、輪詢框架、回調機制等功能。

• Consul：封裝了 Consul 操作，Consul 是一個服務發現與配置工具，與 Docker 容器可以無縫集成。

• Spring Cloud for Cloud Foundry：通過 Oauth2 協議綁定服務到 CloudFoundry，CloudFoundry 是 VMware 推出的開源 PaaS 云平臺。

• Spring Cloud Sleuth：日志收集工具包，封裝了 Dapper 和 log-based 追蹤以及 Zipkin 和 HTrace 操作，為 Spring Cloud 應用實現了一種分布式追蹤解決方案。

• Spring Cloud Data Flow：大數據操作工具，作為 Spring XD 的替代產品，它是一個混合計算模型，結合了流數據與批量數據的處理方式。

• Spring Cloud Security：基于 Spring Security 的安全工具包，為你的應用程序添加安全控制。

• Spring Cloud Zookeeper：操作 Zookeeper 的工具包，用于使用 Zookeeper 方式的服務發現和配置管理。

• Spring Cloud Stream：數據流操作開發包，封裝了與 Redis、Rabbit、Kafka 等發送接收消息。

• Spring Cloud CLI：基于 Spring Boot CLI，可以讓你以命令行方式快速建立云組件。

• Ribbon：提供云端負載均衡，有多種負載均衡策略可供選擇，可配合服務發現和斷路器使用。

• Turbine：Turbine 是聚合服務器發送事件流數據的一個工具，用來監控集群下 Hystrix 的 Metrics 情況。

• Feign：Feign 是一種聲明式、模板化的 HTTP 客戶端。

• Spring Cloud Task：提供云端計劃任務管理、任務調度。

• Spring Cloud Connectors：便于云端應用程序在各種 PaaS 平臺連接到后端，如：數據庫和消息代理服務。

• Spring Cloud Cluster：提供 Leadership 選舉，如：Zookeeper，Redis，Hazelcast，Consul 等常見狀態模式的抽象和實現。

• Spring Cloud Starters：Spring Boot 式的啟動項目，為 Spring Cloud 提供開箱即用的依賴管理。

本書適合具有一定 Java 基礎和 Spring MVC 基礎的人群以及希望往架構師方向發展的開發者閱讀。

書籍教程結構

本書共分四部分，從基礎到實戰，講解了基于 Spring Cloud 的常用組件。

第一部分(基礎篇):第 1~4 章

第二部分(實戰篇):第 5~10 章

第三部分(高級篇):第 11~13 章

第四部分(部署篇):第 14~15 章

第一部分(基礎篇)

第 1 章微服務概述

我們要學習微服務架構，就要了解它，本章將帶領大家初步了解微服務，為后面系統學習微服務架構奠定良好的基礎。

第 2 章 Spring Boot 基礎

本書以實戰為導向，講解了如何使用 Spring Cloud 開發微服務項目，而 Spring Cloud 基于 SpringBoot,所以本章先來初步了解如何使用 Spring Boot 搭建框架。

第 3 章 Spring Boot 核心原理

通過第 2 章的學習，讀者應該對 Spring Boot 有了一個大致的認識，利用 Spring Boot 可以極大地簡化應用程序的開發，這都歸功于 Spring Boot 的四大核心原理:起步依賴、自動配置、Actuator 和 Spring Boot 命令行。本章中，我們將深入探討 Spring Boot 的核心原理，以便讀者能更好地學習和使用 Spring Boot。

第 4 章 Spring Cloud 概述

從本章開始，我們將正式踏上探索 Spring Cloud 秘密的旅程。學完本書后，讀者將學會搭建一個完整的分布式架構，從而向架構師的目標靠近。

第二部分(實戰篇)

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第 5 章 項目準備階段

本章中，我 將開始 個大型實戰項目一一博客網站。通過“以戰代練”的方式來學習如何構建 Spring loud 微服務架構，讓讀者走出理論的叢林，在實踐中玩轉微服務架構。

第 6 章 公共模塊封裝

從本章開始，我們將學習框架的搭建。由于代碼量巨大，本書不可能全部貼出，所以只展示一些核心代碼。全部源碼可以從本書配套源碼中查看。

第 7 章 注冊中心: Spring Cloud Netflix Eureka

通過前面的學習，我們可以總結出來，注冊中心是整套微服務架構的核心，即系統的心臟，它能夠幫助我們管理所有的微服務，精確定位到具體的服務就是通過注冊中心來實現的。構建注冊中心的好處也是不言而喻的，通過注冊中心，我們可以實現服務的負載均衡。配置的統-管理。服務間的通信等。目前。我們可以采用多種技術實現注冊中心，如 Eureka. ZooKeeper. Consul 等，本書采用 SpringCloud 默認集成的 Eureka 框架來構建注冊中心。

第 8 章 配置中心: Spring Cloud Config

我們知道，一個微服務系統可能由成千上萬的服務組成，每個服務都會有自己的配置，不同服務之間的有些配置是相同的，比如數據庫。如果對于每個服務，我們都復制相同的配置，一旦該配置發生了變化，那么每個服務都需要修改，代價可想而知。Spring Cloud 已經考慮到了這一點, 它為我們提供了一整套解決方案， 那就是強大的 Spring CloudConfig。

第 9 章 服務網關: Spring Cloud Gateway

本將介紹的微服務的又一大組件一一服務網關。我們需要服務網關，還有一些很重要的因素，比如服務網關會對接口進行統一攔截并做合法性校驗，一個服務可以啟動多個端口，利用服務網關進行負載均衡處理等。目前市面上有很多產品可以實現服務網關這一功能， 如 Nginx. Apache. Zuul 以及 Spring CloudGateway 等。Spring Cloud 集成了 Zuul 和 Gateway,我們可以很方便地實現服務網關這一功能。

第 10 章 功能開發

通過前幾章的學習，我們已經搭建好了博客網站的基本框架。本章我們將正式開始網站的功能開發。

第三部分(高級篇)

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第 11 章 服務間通信: Spring Cloud Netflix Ribbon 和 Spring Cloud OpenFeign

一個大型的 系統由多個微服務模塊組成，我們一-般 可以通過內部接口調用的形式(服務 A 提供一個接口，服務 B 通過 HTTP 請求調用服務 A 的接口)實現各模塊之間的通信。為了簡化開發，SpringCloud 集成了 Spring Cloud Netlix Ribbon 和 Spring Cloud OpenFeign,兩個組件都支持通過 HTTP 請求不同的服務。本書將簡要介紹 Spring Cloud Netflix Ribbon,借此引出 Sping Cloud OpenFeign,并詳細介紹其用法。

第 12 章 服務鏈路追蹤: Spring Cloud Sleuth

我們知道,微服務之間通過網絡進行通信,但在我們提供服務的同時,不能保證網絡一定是暢通的。相反地，網絡是很脆弱的，網絡資源也有限，因此我們有必要追蹤每個網絡請求，了解它們經過了哪些微服務，延遲多少，每個請求所耗費的時間等。只有這樣才能更好地分析系統瓶頸，解決系統問題。在 Spring Cloud 中，我們可以使用 Spring Cloud Sleuth 組件來實現微服務追蹤。

第 13 章 服務治理: Spring Cloud Consul 和 Spring Cloud ZooKeeper

在前面的章節中，讀者已經接觸到了 Spring Cloud 默認集成的服務治理框架 Spring Cloud NettlixEureka。在本章，我們將接觸到新的服務治理框架，以便讀者在實際應用中有多種選擇。

第四部分(部署篇)

第 14 章系統發布上線

通過前幾章的學習，我們順利完成了應用的開發，僅僅完成框架搭建和功能開發是不夠的，我們還需要將應用發布到服務器上供客戶端訪問。本章中，我們將開始詳解應用的發布。

第 15 章使用 Kubernetes 部署分布式集群

容器技術的出現帶給了我們新的思路。我們可以將服務打包成鏡像，放到容器中，通過容器來運行服務，這樣可以很方便地進行分布式管理，同樣的服務也可以很方便地進行水平擴展。Docker 是容器技術方面的佼佼者，它是一-個開源容器，而 Kubernetes (以下簡稱 K8S)是一個分布式集群方案的平臺，它和 Docker 就是天生的一對。 通過 K8S 和 Docker 的配合，我們很容易搭建分布式集群環境。下面，我們就來看一下 Docker 和 K8S 的誘人之處。

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