利用Java上手微服务架构

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作者: Alexsandro Souza

几乎每个人都在关注微服务架构，我们也不例外。作为一个与时俱进的程序员，我一直在努力了解这一架构，希望寻找一种通过Spring在Java中实现微服务架构的方法。

我们公司虽然很棒，但技术堆栈略显过时，至今还没有使用Java 8或微服务，因此我需要从外部了解更多关于微服务架构的经验和方法。我决定通过创建一个“to-do system”项目来梳理经验以供将来参考。

概览

本文的目标是为不同的微服务提供源代码walkthrough，因此我不打算深入概念和工具，而是提出一个包含用于开发微服务的模式、工具、技术的应用示例。

“to-do system”将由8个应用组成：

Reminder
User
Service Discovery System
Mailer
OAuth Server
System Integration Test
API Gateway
Web Application Client

系统如何工作

上图未系统与微服务的交互。用户访问Angular2编写的应用，该应用链接OAuth Authorization server，通过OAuth Authorization server分配用户和权限。此server将返回一个Jason Web Token，其中包含有关客户端及其权限的信息以及格式的范围。当用户认证通过并拥有token之后，Web应用可以与API Gateway通信。API Gateway将利用JWT验证请求是否来自授权server，而后调用微服务并构建响应。

OAuth server通过User service获取用户权鉴细节，API Gateway从OAuth server获取用户信息。

Reminder service是安置ToDo功能的地方，ToDo服务按计划检查reminders并通过电子邮件通知用户，电子邮件由Mail service发送，该事件由使用Kafka的事件提醒服务触发。

System Integration Test是负责联络Reminder Service endpoints的Java应用。

连接微服务

在微服务架构中，我们需要处理许多在不同IP和端口上运行的微服务。因此有必要找到一种无需硬编码的方式来管理每个地址。

Netflix Eureka是一种很好的解决方案，作为客户端服务发现，Eureka允许服务自动查找和相互通信。我们有必要理解eureka的工作原理，一边了解REST服务在不同微服务之间的通信。利用eureka来管理服务运行位置，我们可以添加instance，并通过负载均衡实现在微服务之间分配incoming application traffic。】

在我们的系统中，使用Netflix Ribbon作为客户端负载均衡器，实现容错并通过冗余增加可靠性和可用性。我们使用Netflix Feign编写声明性REST客户端，并集成Ribbon和Eureka来提供负载平衡HTTP客户端。

我们正在使用Netflix Hystrix断路器将我们的应用程序与依赖性故障隔离开来。它有助于阻止cascading failure，并允许我们快速恢复或添加fallbacks。Hystrix为每个依赖关系提供一个thread-pool。当thread-pool耗尽，hystrix将拒绝请求。Hystrix同时提供断路器功能，可以停止对依赖关系的所有请求，在请求失败、拒绝或超时时，还可以实现备用逻辑。

Authentication

对于任何系统来说，安全性都是非常重要的，微服务架构也一样。我们通过OAuth2来保持微服务的安全性。OAuth2作为一项知名Authorization，早已广泛应用于Google，Facebook和Github。

在我们的这个项目中，同时还应用了Spring Security，并在安全问题上增加了一个元素：JSON Web Token（JWT）。

如果我们仅使用OAuth，我们将需要一个OAuth授权服务器来验证用户，生成令牌并充当资源服务器的endpoints，询问该令牌是否有效以及授权的权限。与Authorization Server相比，这需要两倍的请求。而JWT提供了一种在access token中传输权限和用户数据的简单方法。一旦所有数据都已经存在于token string中，资源服务器就不需要再请求令牌检查。所有信息都被序列化为JSON，用base64编码，最后用私有RSA密钥签名。它假设所有资源服务器都将有一个公钥，以检查令牌是否为适当的私钥签名，并对令牌进行反序列化以获取信息。

REST

在我们的系统中，我们有两种交互方式：同步和异步。对于异步风格，我们使用分布式事件与Kafka，遵循模型发布/订阅。对于同步，我们有支持JSON和XML的REST风格。

对于RESTful，有四个成熟级别。我们的微服务处于2级，为了简单起见，我决定不使用HATEOAS设计模式实现超媒体控件。

因为我们正在使用Spring Cloud，所以我们要“out-of-box“一些可扩展性模式，把它们放在HTTP连接中，如断路器、bulkhead、负载均衡、连接池、超时和重试。

分布式事件

如上所述，我们通过使用Kafka将Reminder服务和Mailer服务之间的通信异步地与其他微服务进行通信。在Reminder中，我们有一个计划任务来检查提醒时间并发布RemainderFound事件。Mailer服务中将会有一个订阅的事件，它将开始向用户发送电子邮件的过程。我邀请您看看我们如何进行这种整合，以及我如何在Kafka事件模块中写入发送到Kafka的数据的序列化/反序列化。

Event sourcing及CQRS

一体化应用通畅具有单个关系数据库。我们可以使用ACID transaction。因此，如果出现问题，我们的应用程序可以简单地开始一个transaction、更改多个行并提交transaction。但处理微服务架构中的数据访问要复杂得多，这是因为数据分布在不同的数据库中。跨多个服务实施业务transactions是一个很大的挑战。

在我们的“To-Do system“中，我们正在使用事件来处理跨多个服务的业务事务。您可以查看在Mailer服务中应用的CQRS实施事件采购。您可以看到如何分离读和写，使我们能够轻松地缩放每个部分。我们使用关系数据库作为事件存储，然后使用Kafka分发事件。我们将需要使这两个动作为Atomic并避免存储事件，这样就不会发布最终的JVM崩溃。我不使用Kafka作为事件存储，因为从关系数据库构建聚合更简单。我们正在努力使事情变得容易！

下一步

在To-Do-System已经包含许多微服务架构涉及到的方方面面，另一方面也仍然存在诸多挑战。我们未来计划在此项目基础上增加更多东西，例如Spring云配置、Docker容器、与Jenkins的持续集成、Spring Sleuth分布式跟踪、ELK日志管理等等。