系统架构演变到Spring Cloud

时间: 2023-08-22 admin IT培训

系统架构演变到Spring Cloud

系统架构演变到Spring Cloud

目录

    • 1. 系统架构演变
      • 1.1. 集中式架构
      • 1.2. 垂直拆分
      • 1.3. 分布式服务
      • 1.4. 面向服务架构(SOA)
      • 1.5. 微服务架构
    • 2. 服务调用方式
      • 2.1. RPC和HTTP
      • 2.2. Http客户端工具
      • 2.3. Spring的RestTemplate
    • 3. 初识Spring Cloud
      • 3.1. 简介
      • 3.2. 版本

1. 系统架构演变

随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大。需求的激增,带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演 进、升级、迭代。从单一应用,到垂直拆分,到分布式服务,到SOA,以及现在火热的微服务架构,还有在Google 带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方,还是偏安逸得过且过?
其实生活不止眼前的苟且,还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史,看一看系统架构演变的历程;把握现在,学习 现在最火的技术架构;展望未来,争取成为一名优秀的Java工程师。

1.1. 集中式架构

当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。

优点:

  • 系统开发速度快维护成本低
  • 适用于并发要求较低的系统

缺点:

  • 代码耦合度高,后期维护困难
  • 无法针对不同模块进行针对性优化无法水平扩展
  • 单点容错率低,并发能力差

1.2. 垂直拆分

当访问量逐渐增大,单一应用无法满足需求,此时为了应对更高的并发和业务需求,我们根据业务功能对系统进行拆 分:

优点:

  • 系统拆分实现了流量分担,解决了并发问题可以针对不同模块进行优化
  • 方便水平扩展,负载均衡,容错率提高

缺点:

  • 系统间相互独立,会有很多重复开发工作,影响开发效率

1.3. 分布式服务

当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心, 使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。

优点:

  • 将基础服务进行了抽取,系统间相互调用,提高了代码复用和开发效率

缺点:

  • 系统间耦合度变高,调用关系错综复杂,难以维护

1.4. 面向服务架构(SOA)

SOA(Service Oriented Architecture)面向服务的架构:它是一种设计方法,其中包含多个服务, 服务之间通过相互依赖最终提供一系列的功能。一个服务 通常以独立的形式存在与操作系统进程中。各个服务之间 通过网络调用。
SOA结构图:

ESB(企业服务总线),简单 来说 ESB 就是一根管道,用来连接各个服务节点。为了集 成不同系统,不同协议的服务,ESB 做了消息的转化解释和路由工作,让不同的服务互联互通。

SOA缺点:每个供应商提供的ESB产品有偏差,自身实现较为复杂;应用服务粒度较大,ESB集成整合所有服务和协议、数据转换使得运维、测试部署困难。所有服务都通过一个通路通信,直接降低了通信速度。

1.5. 微服务架构

微服务架构是使用一套小服务来开发单个应用的方式或途径,每个服务基于单一业务能力构建,运行在自己的进程 中,并使用轻量级机制通信,通常是HTTP API,并能够通过自动化部署机制来独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言实现,以及不同数据存储技术,并保持最低限度的集中式管理。
微服务结构图:

API Gateway网关是一个服务器,是系统的唯一入口。为每个客户端提供一个定制的API。API网关核心是,所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务,在网关层处理所有的非业务功能。如它还可以具有其它职 责,如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理。通常,网关提供RESTful/HTTP的方式访问服务。而服务端通过服务注册中心进行服务注册和管理。

微服务的特点:

  • 单一职责:微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责
  • :微服务的服务拆分粒度很小,例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小,但“五脏俱全”。
  • 面向服务:面向服务是说每个服务都要对外暴露Rest风格服务接口API。并不关心服务的技术实现,做到与平台和语言无关,也不限定用什么技术实现,只要提供Rest的接口即可。
  • 自治:自治是说服务间互相独立,互不干扰
    • 团队独立:每个服务都是一个独立的开发团队,人数不能过多。
    • 技术独立:因为是面向服务,提供Rest接口,使用什么技术没有别人干涉
    • 前后端分离:采用前后端分离开发,提供统一Rest接口,后端不用再为PC、移动端开发不同接口
    • 数据库分离:每个服务都使用自己的数据源
    • 部署独立:服务间虽然有调用,但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服 务都是独立的组件,可复用,可替换,降低耦合,易维护

微服务架构与SOA都是对系统进行拆分;微服务架构基于SOA思想,可以把微服务当做去除了ESB的SOA。ESB是SOA架构中的中心总线,设计图形应该是星形的,而微服务是去中心化的分布式软件架构。两者比较类似,但其实也 有一些差别:

功能SOA微服务
组件大小大块业务逻辑单独任务或小块业务逻辑
耦合通常松耦合总是松耦合
管理着重中央管理着重分散管理
目标确保应用能够交互操作易维护、易扩展、更轻量级的交互

2. 服务调用方式

2.1. RPC和HTTP

无论是微服务还是SOA,都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢? 常见的远程调用方式有以下2种:

  • RPCRemote Produce Call远程过程调用,RPC基于Socket,工作在会话层。自定义数据格式,速度快,效率高。早期的webservice,现在热门的dubbo,都是RPC的典型代表
  • Http:http其实是一种网络传输协议,基于TCP,工作在应用层,规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器 与服务端通信基本都是采用Http协议,也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿,优势是对服务的 提供和调用方没有任何技术限定,自由灵活,更符合微服务理念。现在热门的Rest风格,就可以通过http协议来实现。

区别:RPC的机制是根据语言的API(language API)来定义的,而不是根据基于网络的应用来定义的。
如果你们公司全部采用Java技术栈,那么使用Dubbo作为微服务架构是一个不错的选择。
相反,如果公司的技术栈多样化,而且你更青睐Spring家族,那么Spring Cloud搭建微服务是不二之选。在我们的项目中,会选择Spring Cloud套件,因此会使用Http方式来实现服务间调用。

2.2. Http客户端工具

既然微服务选择了Http,那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具,能够帮助我们做这些事情,例如:

  • HttpClient
  • OKHttp
  • URLConnection

不过这些不同的客户端,API各不相同。而Spring也有对http的客户端进行封装,提供了工具类叫RestTemplate

2.3. Spring的RestTemplate

Spring提供了一个RestTemplate模板工具类,对基于Http的客户端进行了封装,并且实现了对象与json的序列化和 反序列化,非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型,而是进行了抽象,目前常用的3种都有支持:

  • HttpClient
  • OkHttp
  • JDK原生的URLConnection(默认的)

通过RestTemplate的getForObject()方法,传递url地址及实体类的字节码,RestTemplate会自动发起请求,接 收响应,并且帮我们对响应结果进行反序列化。

3. 初识Spring Cloud

微服务是一种架构方式,最终肯定需要技术架构去实施。
微服务的实现方式很多,但是最火的莫过于Spring Cloud了。为什么?

  • 后台硬:作为Spring家族的一员,有整个Spring全家桶靠山,背景十分强大。
  • 技术强:Spring作为Java领域的前辈,可以说是功力深厚。有强力的技术团队支撑,一般人还真比不了
  • 群众基础好:可以说大多数程序员的成长都伴随着Spring框架,试问:现在有几家公司开发不用Spring? Spring Cloud与Spring的各个框架无缝整合,对大家来说一切都是熟悉的配方,熟悉的味道。
  • 使用方便:相信大家都体会到了SpringBoot给我们开发带来的便利,而Spring Cloud完全支持Spring Boot的开发,用很少的配置就能完成微服务框架的搭建

3.1. 简介

Spring Cloud是Spring旗下的项目之一,官网地址:/
Spring最擅长的就是集成,把世界上最好的框架拿过来,集成到自己的项目中。
Spring Cloud也是一样,它将现在非常流行的一些技术整合到一起,实现了诸如:配置管理,服务发现,智能路由, 负载均衡,熔断器,控制总线,集群状态等功能;协调分布式环境中各个系统,为各类服务提供模板性配置。其主要 涉及的组件包括:

  • Eureka:注册中心
  • Zuul、Gateway:服务网关
  • Ribbon: 负 载 均 衡
  • Feign:服务调用
  • Hystrix或Resilience4j:熔断器

以上只是其中一部分,架构图:

3.2. 版本

Spring Cloud不是一个组件,而是许多组件的集合;它的版本命名比较特殊,是以AZ的为首字母的一些单词(其实是伦敦地铁站的名字)组成:

我们在项目中,使用最新稳定的Greenwich版本。