精通Spring Cloud微服务架构

本书详细阐述了与Spring Cloud微服务框架相关的基本解决方案，主要包括微服务简介、使用微服务的Spring、Spring Cloud概述、服务发现、使用Spring Cloud Config进行分布式配置、微服务之间的通信、高级负载均衡和断路器、使用API网关进行路由和过滤、分布式日志记录和跟踪、其他配置和发现功能、消息驱动的微服务、保护API的安全、测试Java微服务、Docker支持、云平台上的Spring微服务等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。

本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。

前 言

开发、部署和运营云应用程序应该像本地应用程序一样简单。这应该是任何云平台、库或工具背后的管理原则。Spring Cloud可以轻松地为云开发JVM应用程序。本书将介绍Spring Cloud并帮助开发人员掌握其功能。

本书首先介绍如何配置Spring Cloud服务器并运行Eureka服务器以启用服务注册和发现；然后再深入剖析与负载均衡和断路相关的技术，包括利用Feign客户端的所有功能；最后讨论和研究高级主题，包括如何为Spring Cloud实现分布式跟踪解决方案并构建消息驱动的微服务架构。

本书适合的读者

本书对热衷于利用Spring Cloud的开发人员有很强的吸引力。Spring Cloud是一个开源库，可帮助开发人员快速构建分布式系统。了解Java和Spring Framework将对本书的学习很有帮助，但之前不需要接触Spring Cloud。

本书内容综述

本书的写作思路明确，结构简单易懂。全书共分为3个部分，第一部分是“微服务架构和Spring Cloud项目基础知识”，包括第1章～第3章，详细介绍了微服务、Spring Boot和Spring Cloud的基础知识。

? 第1章“微服务简介”，将介绍微服务架构、云环境等。读者将学习并理解基于微服务的应用程序和一体化应用程序之间的区别，同时了解如何迁移到微服务应用程序。

? 第2章“使用微服务的Spring”，将介绍Spring Boot框架。本章将详细说明如何有效地使用Spring Boot框架来创建微服务应用程序。此外还将介绍使用Spring MVC注解创建REST API、使用Swagger2提供API文档，以及使用Spring Boot Actuator端点公开运行状况检查和指标数据等主题。

? 第3章“Spring Cloud概述”，将简要介绍作为Spring Cloud一部分的主要项目。它将侧重于说明Spring Cloud实现的主要模式并将它们分配给特定项目。

本书的第二部分是“微服务架构常见元素和Spring Cloud实现”，包括第4章～第13章，详细介绍了Spring Cloud各个组件的配置和应用。

? 第4章“服务发现”，将使用Spring Cloud Netflix Eureka描述服务发现模式。本章将详细说明如何在独立模式下运行Eureka服务器，以及如何使用对等副本运行多个服务器实例。此外还将介绍如何在客户端启用发现并在不同区域中注册这些客户端。

? 第5章“使用Spring Cloud Config进行分布式配置”，将详细介绍如何在应用程序中使用Spring Cloud Config进行分布式配置。本章将说明如何使用Spring Cloud Bus启用属性源的不同后端存储库并推送更改通知。通过比较发现第一个引导程序和配置第一个引导程序方法，详细说明了发现服务和配置服务器之间的集成。

? 第6章“微服务之间的通信”，将描述参与服务间通信的最重要元素：HTTP客户端和负载均衡器。本章将详细介绍如何在有或没有服务发现的情况下使用Spring RestTemplate、Ribbon和Feign客户端。

? 第7章“高级负载均衡和断路器”，将描述与微服务之间的服务间通信相关的更高级主题。本章将详细介绍如何使用Ribbon客户端实现不同的负载均衡算法，使用Hystrix启用断路器模式并使用Hystrix仪表板监控通信统计信息。

? 第8章“使用API网关进行路由和过滤”，将比较用作Spring云应用程序的API网关和代理的两个项目：Spring Cloud Netlix Zuul和Spring Cloud Gateway。本章将详细介绍如何将它们与服务发现集成，并创建简单而更高级的路由和过滤 规则。

? 第9章“分布式日志记录和跟踪”，将介绍一些流行的工具，用于收集和分析由微服务生成的日志记录和跟踪信息。本章将说明如何使用Spring Cloud Sleuth附加跟踪信息和关联消息，此外还将运行与Elastic Stack集成的示例应用程序，以便发送日志消息，并使用Zipkin来收集跟踪的信息。

? 第10章“其他配置和发现功能”，将介绍两种用于服务发现和分布式配置的流行产品：Consul和ZooKeeper。本章将详细说明如何在本地运行这些工具，并将Spring Cloud应用程序与它们集成在一起。

? 第11章“消息驱动的微服务”，将指导开发人员如何在微服务之间提供异步的、消息驱动的通信。本章将详细介绍如何将RabbitMQ和Apache Kafka消息代理与Spring Cloud应用程序集成，以实现异步一对一和发布/订阅通信方式。

? 第12章“保护API的安全”，将描述保护微服务的各种方法。本章将实现一个由所有先前引入的元素组成的系统，这些元素通过SSL相互通信。此外还将详细说明如何使用OAuth2和JWT令牌来给传入API的请求授权。

? 第13章“测试Java微服务”，将描述微服务测试的不同策略。它将侧重于演示由使用者驱动的契约测试，这尤其适用于基于微服务的环境。此外还将介绍如何使用Hoverfly、Pact、Spring Cloud Contract、Gatling等框架来实现不同类型的自动化测试。

本书的第三部分是“Docker支持和Spring Cloud平台”，包括第14章～第15章，详细介绍了Docker容器、Pivotal Cloud Foundry和Heroku云平台。

? 第14章“Docker支持”，将简要介绍Docker。它将侧重于描述最常用的Docker命令，这些命令用于在容器化环境中运行和监视微服务。此外还将详细说明如何使用流行的持续集成服务器（Jenkins）构建和运行容器，并将它们部署在Kubernetes平台上。

? 第15章“云平台上的Spring微服务”，将介绍两个支持Java应用程序的流行云平台：Pivotal Cloud Foundry和Heroku。本章将详细说明如何使用命令行工具或Web控制台在这些平台上部署、启动、扩展和监视应用程序。

阅读基础

要顺利阅读本书并完成所有代码示例，读者应具备以下基础条件：

? 有效的互联网连接

? Java 8+

? Docker

? Maven

? Git客户端

下载示例代码文件

读者可以从www.packtpub.com下载本书的示例代码文件。具体步骤如下：

（1）登录或注册www.packtpub.com。

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下载文件后，请确保使用最新版本解压缩或解压缩文件夹：

? WinRAR/7-Zip（Windows系统）

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? 7-Zip/PeaZip（Linux系统）

该书的代码包也已经在GitHub上托管，网址为https://github.com/PacktPublishing/ Mastering-Spring-Cloud，欢迎访问。

本书约定

本书中使用了许多文本约定。

（1）CodeInText：表示文本中的代码字、数据库表名、文件夹名、文件名、文件扩展名、路径名、虚拟URL、用户输入和Twitter句柄等。以下段落就是一个示例。

“HTTP API端点（http://localhost:8889/client-service-zone3.yml）的最后一个可用版本，返回与输入文件相同的数据。”

（2）有关代码块的设置如下所示。

org.springframework.cloud

spring-cloud-config-server

（3）当我们希望引起读者对代码块的特定部分的注意时，相关的行或项目以粗体显示。

spring:

rabbitmq:

host: 192.168.99.100

port: 5672

（4）任何命令行输入或输出都采用如下所示的粗体代码形式。

$ curl -H“X-Vault-Token：client”-X GET

http://192.168.99.100:8200/v1/secret/client-service

（5）本书还使用了以下两个图标。

表示警告或重要的注意事项。

表示提示或小技巧。

关于作者

Piotr Mińkowski拥有超过10年的银行和电信行业开发人员和架构师的工作经验。他擅长Java以及与之相关的技术、工具和框架。目前他在波兰的移动运营商Play公司工作，负责IT系统架构。他帮助该公司完成了从一体化应用程序/面向服务的架构（SOA）到基于微服务的架构的迁移工作，还帮助建立了完整的持续集成和持续交付环境。

关于审稿者

Samer ABDELKAFI拥有超过13年的软件架构师和工程师工作经验，主要专注于开源技术。他为不同领域的众多项目做出了贡献，如银行、保险、教育、公共服务和公用事业计费等。2016年年底，他创建了DEVACT，一家专门从事信息技术咨询的公司。除了日常工作之外，Samer还经常在他的博客中分享自己的经验，撰写与Java和Web技术相关的文章。

目 录

第一部分 微服务架构和Spring Cloud项目基础知识

第1章 微服务简介 3

1.1 微服务的优点 3

1.2 使用Spring Framework构建微服务 4

1.3 云原生应用程序开发方法 4

1.4 了解微服务架构 5

1.4.1 理解服务发现的必要性 7

1.4.2 服务之间的通信 9

1.4.3 故障和断路器 11

1.5 小结 11

第2章 使用微服务的Spring 13

2.1 关于Spring Boot 13

2.2 使用Spring Boot开发应用程序 15

2.2.1 自定义配置文件 17

2.2.2 创建RESTful Web服务 20

2.3 API文档 23

2.3.1 联合使用Swagger 2和Spring Boot 23

2.3.2 使用Swagger UI测试API 24

2.4 Spring Boot执行器功能 27

2.4.1 应用信息 27

2.4.2 健康信息 29

2.4.3 指标信息 30

2.5 开发者工具 32

2.6 将应用程序与数据库集成 33

2.7 运行应用程序 36

2.8 小结 40

第3章 Spring Cloud概述 41

3.1 从基础开始 41

3.1.1 Netflix OSS 42

3.1.2 使用Eureka进行服务发现 43

3.1.3 使用Zuul路由 43

3.1.4 使用Ribbon实现负载均衡 44

3.1.5 编写Java HTTP客户端 44

3.1.6 Hystrix的延迟和容错能力 44

3.1.7 使用Archaius进行配置管理 45

3.2 发现和分布式配置 45

3.2.1 可选替代方案—Consul 46

3.2.2 Apache Zookeeper 46

3.2.3 其他项目 47

3.3 使用Sleuth进行分布式跟踪 47

3.4 消息传递和集成 48

3.5 云平台支持 49

3.6 其他有用的库 50

3.6.1 安全性 51

3.6.2 自动化测试 51

3.6.3 集群功能 51

3.7 项目概述 51

3.8 版本列车 52

3.9 小结 54

第二部分 微服务架构常见元素和Spring Cloud实现

第4章 服务发现 57

4.1 在服务器端运行Eureka 57

4.2 在客户端启用Eureka 59

4.2.1 关机时取消注册 60

4.2.2 以编程方式使用发现客户端 62

4.3 高级配置设置 63

4.3.1 刷新注册表 63

4.3.2 更改实例标识符 65

4.3.3 选择使用IP地址 66

4.3.4 响应缓存 66

4.4 启用客户端和服务器之间的安全通信 67

4.5 Eureka API 69

4.6 副本和高可用性 70

4.6.1 样本解决方案的架构 70

4.6.2 构建示例应用程序 71

4.6.3 故障转移 75

4.7 区域 76

4.7.1 具有独立服务器的区域 77

4.7.2 构建示例应用程序 78

4.8 小结 80

第5章 使用Spring Cloud Config 进行分布式配置 83

5.1 HTTP API资源简介 84

5.2 构建服务器端应用程序 86

5.3 构建客户端应用程序 87

5.4 客户端引导方法 88

5.5 存储库后端类型 91

5.5.1 文件系统后端 91

5.5.2 Git后端 92

5.5.3 Vault后端 96

5.6 其他功能 98

5.6.1 启动失败和重试 98

5.6.2 保护客户端的安全 99

5.7 自动重新加载配置 99

5.7.1 解决方案架构 99

5.7.2 使用@RefreshScope重新加载配置 100

5.7.3 使用来自消息代理的事件 103

5.7.4 监视Config Server上的存储库更改 104

5.8 小结 108

第6章 微服务之间的通信 109

6.1 不同类型的通信 109

6.2 使用Spring Cloud进行同步通信 109

6.3 使用Ribbon执行负载均衡 110

6.3.1 使用Ribbon客户端启用微服务之间的通信 110

6.3.2 静态负载均衡配置 111

6.3.3 调用其他服务 112

6.4 将RestTemplate与服务发现结合使用 115

6.5 使用Feign客户端 118

6.5.1 对不同区域的支持 118

6.5.2 为应用程序启用Feign 119

6.5.3 继承支持 123

6.5.4 手动创建客户端 124

6.5.5 客户端的自定义 124

6.6 小结 126

第7章 高级负载均衡和断路器 127

7.1 负载均衡规则 127

7.1.1 WeightedResponseTime规则 128

7.1.2 引入Hoverfly进行测试 128

7.1.3 测试规则 129

7.2 自定义Ribbon客户端 131

7.3 带Hystrix的断路器模式 133

7.3.1 使用Hystrix构建应用程序 133

7.3.2 跳闸断路器 137

7.4 监控延迟和容错 140

7.4.1 公开Hystrix的指标流 141

7.4.2 Hystrix仪表板 142

7.5 故障和带有Feign的断路器模式 149

7.5.1 重试与Ribbon的连接 149

7.5.2 Hystrix对Feign的支持 150

7.6 小结 153

第8章 使用API网关进行路由和过滤 155

8.1 使用Spring Cloud Netflix Zuul 155

8.1.1 构建网关应用程序 156

8.1.2 与服务发现集成 157

8.1.3 自定义路由配置 158

8.1.4 管理端点 161

8.1.5 提供Hystrix回退bean 162

8.1.6 Zuul过滤器 164

8.2 使用Spring Cloud Gateway 166

8.2.1 为项目启用Spring Cloud Gateway 167

8.2.2 内置谓词和过滤器 168

8.2.3 微服务的网关 170

8.2.4 与服务发现集成 172

8.3 小结 173

第9章 分布式日志记录和跟踪 175

9.1 微服务的最佳日志记录实践 175

9.2 使用Spring Boot记录日志 177

9.3 使用ELK Stack集中日志 179

9.3.1 在机器上设置ELK堆栈 180

9.3.2 将应用程序与ELK Stack集成 181

9.4 Spring Cloud Sleuth 188

9.4.1 将Sleuth与应用程序集成 189

9.4.2 使用Kibana搜索事件 190

9.4.3 集成Sleuth和Zipkin 192

9.5 小结 198

第10章 其他配置和发现功能 199

10.1 使用Spring Cloud Consul 199

10.1.1 运行Consul代理 200

10.1.2 在客户端集成 201

10.1.3 服务发现 201

10.1.4 分布式配置 208

10.2 使用Spring Cloud Zookeeper 212

10.2.1 运行Zookeeper 213

10.2.2 服务发现 214

10.2.3 分布式配置 216

10.3 小结 217

第11章 消息驱动的微服务 219

11.1 了解Spring Cloud Stream 219

11.2 构建消息传递系统 220

11.2.1 启用Spring Cloud Stream 220

11.2.2 声明和绑定频道 222

11.2.3 自定义与RabbitMQ代理的连接 224

11.2.4 与其他Spring Cloud项目集成 228

11.3 发布/订阅模型 231

11.3.1 运行示例系统 232

11.3.2 扩展和分组 233

11.4 配置选项 238

11.4.1 Spring Cloud Stream属性 238

11.4.2 绑定属性 239

11.5 高级编程模型 240

11.5.1 制作消息 240

11.5.2 转换 240

11.5.3 有条件地使用消息 241

11.6 使用Apache Kafka 242

11.6.1 运行Kafka 242

11.6.2 自定义应用程序设置 243

11.6.3 Kafka Streams API支持 244

11.6.4 配置属性 245

11.7 多个绑定器 245

11.8 小结 247

第12章 保护API的安全 249

12.1 为Spring Boot启用HTTPS 249

12.2 保证发现服务器的安全 251

12.2.1 注册安全的应用程序 251

12.2.2 通过HTTPS服务Eureka 251

12.3 保证配置服务器的安全 255

12.3.1 加密和解密 255

12.3.2 配置客户端和服务器的身份验证 257

12.4 使用OAuth2进行授权 259

12.4.1 OAuth2简介 259

12.4.2 构建授权服务器 260

12.4.3 客户端配置 264

12.4.4 使用JDBC后端存储 266

12.4.5 服务间授权 269

12.4.6 在API网关上启用SSO 273

12.5 小结 274

第13章 测试Java微服务 275

13.1 测试策略 275

13.2 测试Spring Boot应用程序 277

13.2.1 构建示例应用程序 278

13.2.2 与数据库集成 279

13.3 单元测试 280

13.4 组件测试 282

13.4.1 使用内存数据库运行测试 282

13.4.2 处理HTTP客户端和服务发现 283

13.4.3 实现示例测试 285

13.5 集成测试 286

13.5.1 对测试进行分类 286

13.5.2 捕获HTTP流量 287

13.6 契约测试 289

13.6.1 使用Pact 289

13.6.2 使用Spring Cloud Contract 294

13.7 性能测试 301

13.8 小结 305

第三部分 Docker支持和Spring Cloud平台

第14章 Docker支持 309

14.1 关于Docker 309

14.2 安装Docker 311

14.3 常用的Docker命令 312

14.3.1 运行和停止容器 312

14.3.2 列出并删除容器 313

14.3.3 提取和推送镜像 314

14.3.4 构建镜像 315

14.3.5 创建网络 316

14.4 创建具有微服务的Docker镜像 316

14.4.1 Dockerfile 317

14.4.2 运行容器化微服务 319

14.4.3 使用Maven插件构建镜像 321

14.4.4 高级Docker镜像 323

14.5 持续交付 325

14.5.1 将Jenkins与Docker集成 325

14.5.2 构建管道 327

14.6 使用Kubernetes 330

14.6.1 概念和组件 331

14.6.2 通过Minikube以本地方式运行Kubernetes 332

14.6.3 部署应用程序 333

14.6.4 维护集群 336

14.7 小结 338

第15章 云平台上的Spring微服务 339

15.1 Pivotal Cloud Foundry 339

15.1.1 使用模式 340

15.1.2 准备应用程序 341

15.1.3 部署应用程序 343

15.1.4 维护 347

15.2 Heroku平台 352

15.2.1 部署方法 352

15.2.2 准备应用程序 355

15.2.3 测试部署 356

15.3 小结 358