全栈之路-spring cloud 基础知识

情感再深恩德再浓的朋侪天际远隔,情意,终也渐渐疏淡,不是说相互的心变了也不是说不再当对方是朋侪,只是远在天际喜怒哀乐不可以共享

Posted by yishuifengxiao on 2020-08-23

一 微服务开发中的问题

1.1 常见问题

使用 Spring Boot 开发分布式微服务时,我们面临什么问题

  • 与分布式系统相关的复杂性-这种开销包括网络问题,延迟开销,带宽问题,安全问题。

  • 服务发现-服务发现工具管理群集中的流程和服务如何查找和互相交谈。它涉及一个服务目录,在该目录中注册服务,然后能够查找并连接到该目录中的服务。

  • 冗余-分布式系统中的冗余问题。

  • 负载平衡 --负载平衡改善跨多个计算资源的工作负荷,诸如计算机,计算机集群,网络链路,中央处理单元,或磁盘驱动器的分布。

  • 性能-问题 由于各种运营开销导致的性能问题。

1.2 服务雪崩效应

  • 雪崩效应是在大型互联网项目中,当某个服务发生宕机时,调用这个服务的其他服务也会发生宕机,大型项目的微服务之间的调用是互通的,这样就会将服务的不可用逐步扩大到各个其他服务中,从而使整个项目的服务宕机崩溃.发生雪崩效应的原因有以下几点
    • 单个服务的代码存在bug.
    • 请求访问量激增导致服务发生崩溃(如大型商城的枪红包,秒杀功能)
    • 服务器的硬件故障也会导致部分服务不可用.

1.3 如何保护服务

  • 一般使用使用Hystrix框架,实现服务隔离来避免出现服务的雪崩效应,从而达到保护服务的效果。当微服务中,高并发的数据库访问量导致服务线程阻塞,使单个服务宕机,服务的不可用会蔓延到其他服务,引起整体服务灾难性后果,使用服务降级能有效为不同的服务分配资源,一旦服务不可用则返回友好提示,不占用其他服务资源,从而避免单个服务崩溃引发整体服务的不可用.

1.4 服务雪崩效应产生的原因

  • 因为Tomcat默认情况下只有一个线程池来维护客户端发送的所有的请求,这时候某一接口在某一时刻被大量访问就会占据tomcat线程池中的所有线程,其他请求处于等待状态,无法连接到服务接口。

二 Zuul相关问题

2.1 zuul基础定义

  • Zuul是对SpringCloud提供的成熟对的路由方案,他会根据请求的路径不同,网关会定位到指定的微服务,并代理请求到不同的微服务接口,他对外隐蔽了微服务的真正接口地址。
    三个重要概念:动态路由表,路由定位,反向代理:
    • 动态路由表:Zuul支持Eureka路由,手动配置路由,这俩种都支持自动更新
    • 路由定位:根据请求路径,Zuul有自己的一套定位服务规则以及路由表达式匹配
    • 反向代理:客户端请求到路由网关,网关受理之后,在对目标发送请求,拿到响应之后在 给客户端
  • 它可以和Eureka,Ribbon,Hystrix等组件配合使用,
  • Zuul的应用场景:
    • 对外暴露,权限校验,服务聚合,日志审计等

2.2 zuul常用方法

  • Run():过滤器的具体业务逻辑
  • shouldFilter():判断过滤器是否有效
  • filterOrder():过滤器执行顺序
  • filterType():过滤器拦截位置

2.3 动态路由转发

  • 通过path配置拦截请求,通过ServiceId到配置中心获取转发的服务列表,Zuul内部使用Ribbon实现本地负载均衡和转发。

三 Ribbon相关问题

3.1 Ribbon是什么

  • Ribbon是Netflix发布的开源项目,主要功能是提供客户端的软件负载均衡算法

  • Ribbon客户端组件提供一系列完善的配置项,如连接超时,重试等。简单的说,就是在配置文件中列出后面所有的机器,Ribbon会自动的帮助你基于某种规则(如简单轮询,随即连接等)去连接这些机器。我们也很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。(有点类似Nginx)

3.2 Ribbon底层实现原理

  • Ribbon使用discoveryClient从注册中心读取目标服务信息,对同一接口请求进行计数,使用%取余算法获取目标服务集群索引,返回获取到的目标服务信息。

四 Hystrix(断路器)

4.1 什么是断路器

  • 当一个服务调用另一个服务由于网络原因或自身原因出现问题,调用者就会等待被调用者的响应 当更多的服务请求到这些资源导致更多的请求等待,发生连锁效应(雪崩效应)
  • 断路器有三种状态
    • 打开状态:一段时间内 达到一定的次数无法调用 并且多次监测没有恢复的迹象 断路器完全打开 那么下次请求就不会请求到该服务
    • 半开状态:短时间内 有恢复迹象 断路器会将部分请求发给该服务,正常调用时 断路器关闭
    • 关闭状态:当服务一直处于正常状态 能正常调用

4.2 什么是 Hystrix

  • 在分布式系统,我们一定会依赖各种服务,那么这些个服务一定会出现失败的情况,就会导致雪崩,Hystrix就是这样的一个工具,防雪崩利器,它具有服务降级,服务熔断,服务隔离,监控等一些防止雪崩的技术。
  • Hystrix有四种防雪崩方式:
    • 服务降级:接口调用失败就调用本地的方法返回一个空
    • 服务熔断:接口调用失败就会进入调用接口提前定义好的一个熔断的方法,返回错误信息
    • 服务隔离:隔离服务之间相互影响
    • 服务监控:在服务发生调用时,会将每秒请求数、成功请求数等运行指标记录下来。

4.3 服务降级、熔断、服务隔离

  • 服务降级:当客户端请求服务器端的时候,防止客户端一直等待,不会处理业务逻辑代码,直接返回一个友好的提示给客户端。
  • 服务熔断是在服务降级的基础上更直接的一种保护方式,当在一个统计时间范围内的请求失败数量达到设定值(requestVolumeThreshold)或当前的请求错误率达到设定的错误率阈值(errorThresholdPercentage)时开启断路,之后的请求直接走fallback方法,在设定时间(sleepWindowInMilliseconds)后尝试恢复。
  • 服务隔离就是Hystrix为隔离的服务开启一个独立的线程池,这样在高并发的情况下不会影响其他服务。服务隔离有线程池和信号量两种实现方式,一般使用线程池方式。

4.4 服务降级底层是如何实现

  • Hystrix实现服务降级的功能是通过重写HystrixCommand中的getFallback()方法,当Hystrix的run方法或construct执行发生错误时转而执行getFallback()方法。

五 Feign

5.1 什么是Feign

  • Feign 是一个声明web服务客户端,这使得编写web服务客户端更容易
  • 他将我们需要调用的服务方法定义成抽象方法保存在本地就可以了,不需要自己构建Http请求了,直接调用接口就行了,不过要注意,调用方法要和本地抽象方法的签名完全一致。

5.2 调用接口方式

  • Feign
  • RestTemplate

5.3 Ribbon和Feign调用服务的区别

  • 启动类使用的注解不同,Ribbon 用的是@RibbonClient,Feign 用的是@EnableFeignClients。
  • 服务的指定位置不同,Ribbon 是在@RibbonClient 注解上声明,Feign 则是在定义抽象方法的接口中使用@FeignClient 声明。
  • 调用方式不同,Ribbon 需要自己构建 http 请求,模拟 http 请求然后使用 RestTemplate 发送给其他服务,步骤相当繁琐。
  • 调用方式同:Ribbon需要我们自己构建Http请求,模拟Http请求然后通过RestTemplate发给其他服务,步骤相当繁琐
  • 而Feign则是在Ribbon的基础上进行了一次改进,采用接口的形式,将我们需要调用的服务方法定义成抽象方法保存在本地就可以了,不需要自己构建Http请求了,直接调用接口就行了,不过要注意,调用方法要和本地抽象方法的签名完全一致。

六 Spring Cloud Bus

6.1 什么是 Spring Cloud Bus

  • Spring Cloud Bus就像一个分布式执行器,用于扩展的Spring Boot应用程序的配置文件,但也可以用作应用程序之间的通信通道。
  • Spring Cloud Bus 不能单独完成通信,需要配合MQ支持
  • Spring Cloud Bus一般是配合Spring Cloud Config做配置中心的
  • Springcloud config实时刷新也必须采用SpringCloud Bus消息总线

七 Spring Cloud Config

7.1 什么是Spring Cloud Config

  • Spring Cloud Config为分布式系统中的外部配置提供服务器和客户端支持,可以方便的对微服务各个环境下的配置进行集中式管理。Spring Cloud Config分为Config Server和Config Client两部分。Config Server负责读取配置文件,并且暴露Http API接口,Config Client通过调用Config Server的接口来读取配置文件。

7.2 分布式配置中心框架

  • Apollo
  • zookeeper
  • springcloud config

7.3 分布式配置中心的作用

  • 动态变更项目配置信息而不必重新部署项目。

7.4 可以实现实时刷新吗

  • springcloud config实时刷新采用SpringCloud Bus消息总线。

八 Gateway

8.1 什么是Spring Cloud Gateway

  • Spring Cloud Gateway是Spring Cloud官方推出的第二代网关框架,取代Zuul网关。网关作为流量的,在微服务系统中有着非常作用,网关常见的功能有路由转发、权限校验、限流控制等作用。
  • 使用了一个RouteLocatorBuilder的bean去创建路由,除了创建路由RouteLocatorBuilder可以让你添加各种predicates和filters,predicates断言的意思,顾名思义就是根据具体的请求的规则,由具体的route去处理,filters是各种过滤器,用来对请求做各种判断和修改。

九 SpringCloud主要项目

  • Spring Cloud的子项目,大致可分成两类,一类是对现有成熟框架"Spring Boot化"的封装和抽象,也是数量最多的项目;第二类是开发了一部分分布式系统的基础设施的实现,如Spring Cloud Stream扮演的就是kafka, ActiveMQ这样的角色。

9.1 Spring Cloud Config

  • Config能够管理所有微服务的配置文件
  • 集中配置管理工具,分布式系统中统一的外部配置管理,默认使用Git来存储配置,可以支持客户端配置的刷新及加密、解密操作。

9.2 Spring Cloud Netflix

  • Netflix OSS 开源组件集成,包括Eureka、Hystrix、Ribbon、Feign、Zuul等核心组件。
    • Eureka:服务治理组件,包括服务端的注册中心和客户端的服务发现机制;
    • Ribbon:负载均衡的服务调用组件,具有多种负载均衡调用策略;
    • Hystrix:服务容错组件,实现了断路器模式,为依赖服务的出错和延迟提供了容错能力;
    • Feign:基于Ribbon和Hystrix的声明式服务调用组件;
    • Zuul:API网关组件,对请求提供路由及过滤功能。

9.3 Spring Cloud Bus

  • 用于传播集群状态变化的消息总线,使用轻量级消息代理链接分布式系统中的节点,可以用来动态刷新集群中的服务配置信息。
  • 简单来说就是修改了配置文件,发送一次请求,所有客户端便会重新读取配置文件。
    • 需要利用中间插件MQ

9.4 Spring Cloud Sleuth

  • 在微服务中,通常根据业务模块分服务,项目中前端发起一个请求,后端可能跨几个服务调用才能完成这个请求(如下图)。如果系统越来越庞大,服务之间的调用与被调用关系就会变得很复杂,假如一个请求中需要跨几个服务调用,其中一个服务由于网络延迟等原因挂掉了,那么这时候我们需要分析具体哪一个服务出问题了就会显得很困难。Spring Cloud Sleuth服务链路跟踪功能就可以帮助我们快速的发现错误根源以及监控分析每条请求链路上的性能等等。

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