课程内容

1. 系统架构的演变

2. 远程调用概念

3. CAP原理

4. SpringCloud的体系介绍

学习目标

1. 掌握系统架构的演变

2. 掌握分布式系统的几个概念

3. 了解springCloud的体系组成

一、微服务基础

1.1 系统架构的演变

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的应用架构已无法应对，分布式服务架构以及微服务架构势在必行，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进

1.1.1 单体架构

Web应用程序发展的早期，大部分web工程(包含前端页面,web层代码,service层代码,mapper层代码)是将所有的功能模块,打包到一起并放在一个web容器中运行

比如搭建一个电商系统：客户下订单，商品展示，用户管理。这种将所有功能都部署在一个web容器中运行的系统就叫做单体架构。

优点：

• 所有的功能集成在一个项目工程中。

• 项目架构简单，前期开发成本低，周期短，小型项目的首选。

缺点：

• 全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展及维护。

• 系统性能扩展只能通过扩展集群结点，成本高、有瓶颈。

• 技术栈受限。

1.1.2 垂直架构

当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率

优点：

• 项目架构简单，前期开发成本低，周期短，小型项目的首选。

• 通过垂直拆分，原来的单体项目不至于无限扩大

• 不同的项目可采用不同的技术。

缺点：

• 分开之后，系统各自独立，有些模块需要重复调用，会出现代码冗余。

• 系统分开之后，增加了后期的负载均衡配置难度。

1.1.3 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。

优点：

• 通过服务的原子化拆分，以及微服务的独立打包、部署和升级，小团队的交付周期将缩短，运维成本也将大幅度下降

• 微服务遵循单一原则。微服务之间采用Restful等轻量协议传输

缺点：

• 微服务过多，服务治理成本高，不利于系统维护。

• 分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）

1.2 分布式核心知识

1.2.1 远程调用

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：

• RPC：Remote 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。目前就算使用java技术栈，使用SpringCloud的架构也很多

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

比较项	RESTful	RPC
通讯协议	http	TCP
性能	略低	较高
灵活度	高	低
应用	微服务架构	SOA架构

1.2.2 CAP原理

现如今，对于多数大型互联网应用，分布式系统（distributed system）正变得越来越重要。分布式系统的最大难点，就是各个节点的状态如何同步。CAP 定理是这方面的基本定理，也是理解分布式系统的起点。

CAP理论由 Eric Brewer 在ACM研讨会上提出，而后CAP被奉为分布式领域的重要理论。分布式系统的CAP理论，首先把分布式系统中的三个特性进行了如下归纳：

Consistency（一致性）：数据一致更新，所有数据的变化都是同步的

Availability（可用性）：在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求

Partition tolerance（分区容忍性）：某个节点的故障，并不影响整个系统的运行

通过学习CAP理论，我们得知任何分布式系统只可同时满足二点，没法三者兼顾，既然一个分布式系统无法同时满足一致性、可用性、分区容错性三个特点，所以我们就需要抛弃一样：

选择	说明
CA	放弃分区容错性，加强一致性和可用性，其实就是传统的关系型数据库的选择
AP	放弃一致性（这里说的一致性是强一致性），追求分区容错性和可用性，这是很多分布式.系统设计时的选择，例如很多NoSQL系统就是如此
CP	放弃可用性，追求一致性和分区容错性，基本不会选择，网络问题会直接让整个系统不可用

需要明确一点的是，在一个分布式系统当中，分区容忍性和可用性是最基本的需求，所以在分布是系统中，我们的系统最当关注的就是A（可用性）P（容忍性），通过补偿的机制寻求数据的一致性

二、SpringCloud概述

2.1 微服务中相关的概念

2.1.1 服务注册与发现

服务注册：服务实例将自身服务信息注册到注册中心。这部分服务信息包括服务所在主机IP和提供服务的Port，以及暴露服务自身状态以及访问协议等信息。

服务发现：服务实例请求注册中心获取所依赖服务信息。服务实例通过注册中心，获取到注册到其中的服务实例的信息，通过这些信息去请求它们提供的服务。

2.1.2 负载均衡

负载均衡是高可用网络基础架构的关键组件，通常用于将工作负载分布到多个服务器来提高网站、应用、数据库或其他服务的性能和可靠性。

2.1.3 熔断

熔断这一概念来源于电子工程中的断路器（Circuit Breaker）。在互联网系统中，当下游服务因访问压力过大而响应变慢或失败，上游服务为了保护系统整体的可用性，可以暂时切断对下游服务的调用。这种牺牲局部，保全整体的措施就叫做熔断。

2.1.4 链路追踪

随着微服务架构的流行，服务按照不同的维度进行拆分，一次请求往往需要涉及到多个服务。互联网应用构建在不同的软件模块集上，这些软件模块，有可能是由不同的团队开发、可能使用不同的编程语言来实现、有可能布在了几千台服务器，横跨多个不同的数据中心。因此，就需要对一次请求涉及的多个服务链路进行日志记录，性能监控即链路追踪

2.1.5 API网关

随着微服务的不断增多，不同的微服务一般会有不同的网络地址，而外部客户端可能需要调用多个服务的接口才能完成一个业务需求，如果让客户端直接与各个微服务通信可能出现：

• 客户端需要调用不同的url地址，增加难度

• 再一定的场景下，存在跨域请求的问题

• 每个微服务都需要进行单独的身份认证

针对这些问题，API网关顺势而生。

API网关直面意思是将所有API调用统一接入到API网关层，由网关层统一接入和输出。一个网关的基本功能有：统一接入、安全防护、协议适配、流量管控、长短链接支持、容错能力。有了网关之后，各个API服务提供团队可以专注于自己的的业务逻辑处理，而API网关更专注于安全、流量、路由等问题。

2.2 SpringCloud介绍

1）介绍

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，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等，都可以用Spring Boot的开发风格做到一键启动和部署。Spring Cloud并没有重复制造轮子，它只是将目前各家公司开发的比较成熟、经得起实际考验的服务框架组合起来，通过Spring Boot风格进行再封装屏蔽掉了复杂的配置和实现原理，最终给开发者留出了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。

• Spring Cloud是一个开发工具集，包含多个子项目；为微服务开发提供一站式解决方案，是一组独立组件的集合。

• SpringCloud是在SpringBoot的基础上构建的，使开发者可以轻松入门并快速提高工作效率。

2）版本

SpringCloud是一个由许多子项目组成的综合项目，为了避免SpringCloud版本号与子项目版本号混淆，SpringCloud版本采用了名称而非版本号的命名方式，这些版本的名称采用了伦敦地铁站的名字来命名，根据字母表的顺序来对应版本时间顺序，例如Angel是第一个版本, Brixton是第二个版本。 当SpringCloud的发布内容积累到临界点或者一个重大BUG被解决后，会发布一个”service releases”版本，简称SRX版本，比如Greenwich.SR2就是SpringCloud发布的Greenwich版本的第2个SRX版本。

2.3 SpringCloud架构

2.3.1 Spring Cloud Netflix组件

组件名称	作用
Eureka	服务注册中心
Ribbon	客户端负载均衡
Feign	声明式服务调用
Hystrix	客户端容错保护
Zuul	API服务网关

2.3.2 Spring Cloud Alibaba组件

组件名称	作用
Nacos	服务注册中心，配置中心
Sentinel	客户端容错保护

2.3.3 Spring Cloud 原生及其他组件

组件名称	作用
Consul	服务注册中心
Config	分布式配置中心
Gateway	API服务网关
Sleuth/Zipkin	分布式链路追踪