Spring微服务架构设计

随着Spring Boot和Spring Cloud的推出，Spring框架变得更加强大，支持快速开发和高效运维，非常适合实现微服务架构，能够满足微服务的并发、精细监控和可靠易用等需求。本书提供了实现大型响应式微服务的实用方法和指导原则，并通过示例全面讲解如何构建微服务。主要内容包括：微服务架构介绍以及构建微服务时面临的挑战，如何用Spring Boot和Spring Cloud开发微服务系统，微服务能力模型，如何演进微服务，微服务的日志管理和监控，如何用Docker、Mesos和 Marathon管理互联网级微服务架构，等等。

第1章 微服务揭秘 1 1.1 微服务的演进 1 1.1.1 微服务演进的催化剂——业务需求 1 1.1.2 微服务演进的催化剂——技术演进 3 1.1.3 架构演进势在必行 4 1.2 什么是微服务 5 1.3 微服务蜂巢 7 1.4 微服务架构的设计原则 8 1.4.1 每个服务承担单一责任 8 1.4.2 微服务是自治的 9 1.5 微服务的特性 10 1.5.1 服务是一等公民 10 1.5.2 微服务是轻量级的 11 1.5.3 微服务的混合架构 11 1.5.4 微服务环境中的自动化 12 1.5.5 微服务的生态支持系统 13 1.5.6 微服务是动态分布式的 13 1.5.7 抗脆弱、快速失败和自我愈合 15 1.6 微服务的实例 15 1.6.1 一个酒店门户网站的例子 15 1.6.2 一个旅行社门户网站的例子 18 1.7 微服务架构的优势 19 1.7.1 支持混合架构 19 1.7.2 为试验和创新赋能 20 1.7.3 弹性伸缩和选择性扩容 21 1.7.4 服务可替换 23 1.7.5 为构建有机系统赋能 23 1.7.6 有助于管理技术债 24 1.7.7 允许不同版本并存 25 1.7.8 支持构建自组织系统 26 1.7.9 支持事件驱动架构 27 1.7.10 为DevOps赋能 28 1.8 小结 28 第 2章 相关架构风格和用例 29 2.1 SOA 29 2.1.1 面向服务的集成 30 2.1.2 遗留系统现代化 31 2.1.3 面向服务的应用 31 2.1.4 用SOA迁移单体应用 32 2.2 十二要素应用 32 2.2.1 单一代码库 33 2.2.2 依赖捆绑 33 2.2.3 配置外部化 34 2.2.4 支撑服务可寻址 34 2.2.5 构建、发布和运行时的隔离 35 2.2.6 无状态、不共享进程 36 2.2.7 通过端口绑定暴露服务 36 2.2.8 以水平扩展实现高并发 36 2.2.9 以最小的开销实现可处置性 37 2.2.10 开发环境和生产环境的对等性 37 2.2.11 日志信息外部化 37 2.2.12 打包后台管理进程 38 2.3 无服务器计算 38 2.4 Lambda架构 39 2.5 DevOps、云计算和容器 40 2.5.1 DevOps是实现微服务架构的实践和流程 41 2.5.2 以云计算和容器作为微服务的自助式基础设施 41 2.6 响应式微服务 42 2.7 微服务用例 45 2.8 微服务先行者的共同点 46 2.9 微服务框架 48 2.10 小结 49 第3章 用Spring Boot构建微服务 50 3.1 搭建开发环境 50 3.2 用Spring Boot构建RESTful微服务 51 3.3 Spring Boot入门 51 3.4 开发Spring Boot微服务 52 3.5 开发第 一个Spring Boot微服务 53 3.6 启用HATEOAS的Spring Boot微服务 60 3.7 响应式Spring Boot微服务 64 3.7.1 使用Spring WebFlux实现响应式微服务 64 3.7.2 用Spring Boot和RabbitMQ实现响应式微服务 68 3.8 实现微服务安全 70 3.8.1 用基本安全策略保护微服务 70 3.8.2 用OAuth2保护微服务 71 3.9 为微服务交互启用跨域访问 73 3.10 使用Spring Boot Actuator实现微服务instrumentation 74 3.10.1 利用JConsole监控应用 76 3.10.2 利用ssh监控应用 76 3.10.3 添加自定义健康检查模块 77 3.10.4 自定义指标 78 3.11 微服务文档化 79 3.12 综合实例：开发客户注册微服务 80 3.13 小结 89 第4章 应用微服务概念 90 4.1 微服务设计指南 90 4.1.1 确定微服务的边界 90 4.1.2 设计微服务通信方式 94 4.1.3 微服务编排 98 4.1.4 每个微服务包含多少个端口——一个还是多个 102 4.1.5 每个虚拟机运行多少个微服务——一个还是多个 102 4.1.6 规则引擎——共享还是嵌入 103 4.1.7 BPM和工作流的作用 104 4.1.8 微服务可以共享数据库吗 106 4.1.9 微服务可以无头吗 108 4.1.10 确定事务边界 108 4.1.11 服务端口设计的考量点 110 4.1.12 处理共享类库 111 4.1.13 微服务中的UI 112 4.1.14 微服务中使用API网关 114 4.1.15 在微服务架构中使用ESB和iPaaS 115 4.1.16 服务版本化的考虑 116 4.1.17 跨域设计 118 4.1.18 处理共享的引用数据 118 4.1.19 微服务和批量操作 119 4.2 小结 121 第5章 微服务能力模型 122 5.1 微服务能力模型简介 122 5.2 核心能力 123 5.2.1 服务监听器和类库 124 5.2.2 存储能力 124 5.2.3 服务实现 124 5.2.4 服务端口 124 5.3 基础设施能力 125 5.3.1 云计算 125 5.3.2 容器运行时 125 5.3.3 容器编排 126 5.4 支撑能力 126 5.4.1 服务网关 126 5.4.2 软件定义的负载均衡 126 5.4.3 集中式日志管理 127 5.4.4 服务发现 127 5.4.5 安全服务 127 5.4.6 服务配置 128 5.4.7 运维监控 128 5.4.8 依赖管理 128 5.4.9 数据湖 129 5.4.10 可靠的消息机制 130 5.5 流程和治理能力 130 5.5.1 DevOps 130 5.5.2 自动化工具 130 5.5.3 容器注册表 131 5.5.4 微服务文档化 131 5.5.5 参考架构和类库 132 5.6 微服务成熟度模型 133 5.6.1 第0级——传统 133 5.6.2 第 1级——初级 134 5.6.3 第 2级——中级 134 5.6.4 第3级——高级 134 5.7 微服务采用的入口 135 5.8 小结 136 第6章 微服务演进案例研究 137 6.1 理解PSS应用 137 6.1.1 业务流程视图 137 6.1.2 功能视图 138 6.1.3 架构视图 139 6.1.4 设计视图 139 6.1.5 实现视图 140 6.1.6 部署视图 141 6.2 单体之死 142 6.2.1 痛点 142 6.2.2 应急修复 142 6.2.3 复盘 143 6.3 诉诸微服务——有计划地迁移 146 6.3.1 业务用例 147 6.3.2 迁移方法 148 6.3.3 确定微服务边界 149 6.3.4 分析服务依赖关系 149 6.3.5 微服务迁移的优先级 157 6.3.6 迁移过程中的数据同步 158 6.3.7 管理引用数据 160 6.3.8 UI和Web应用 161 6.3.9 测试策略 163 6.3.10 构建生态系统能力 164 6.3.11 只迁移必要的模块 164 6.3.12 微服务的内部层次结构 165 6.3.13 微服务编排 166 6.3.14 与其他系统的集成 166 6.3.15 迁移共享类库 167 6.3.16 处理异常 167 6.4 目标实现 169 6.4.1 项目实现 170 6.4.2 项目运行和测试 171 6.5 后续工作 174 6.6 小结 175 第7章 用Spring Cloud组件扩展微服务 176 7.1 什么是Spring Cloud 176 7.2 Spring Cloud的版本 177 7.3 搭建BrownField航空公司PSS系统的项目环境 177 7.4 Spring Cloud Config 178 7.4.1 用配置服务器构建微服务 180 7.4.2 搭建配置服务器 181 7.4.3 理解配置服务器URL 183 7.4.4 处理配置变更 187 7.4.5 用Spring Cloud总线推送配置变更 187 7.4.6 搭建配置服务器的高可用集群 188 7.4.7 监控配置服务器的健康状态 189 7.4.8 用配置服务器管理配置文件 189 7.4.9 完成修改以使用配置服务器 189 7.5 将Eureka用于服务注册和发现 190 7.5.1 理解动态服务注册和发现 190 7.5.2 理解Eureka 191 7.5.3 搭建Eureka服务器 192 7.5.4 Eureka的高可用性 196 7.6 用Zuul代理作为API网关 198 7.6.1 搭建Zuul 199 7.6.2 Zuul的高可用性 203 7.7 响应式微服务流 205 7.8 用Spring Cloud Security 保护微服务 208 7.9 总结BrownField航空公司的PSS应用架构 209 7.10 小结 211 第8章 微服务的日志管理和监控 212 8.1 日志管理的挑战 212 8.2 集中式日志管理方案 213 8.3 日志管理方案的选取 215 8.3.1 云服务 215 8.3.2 现成的方案 215 8.3.3 集成一流的组件 215 8.3.4 自定义日志管理方案的实现 216 8.3.5 用Spring Cloud Sleuth实现分布式跟踪 220 8.4 监控微服务 222 8.4.1 微服务监控的挑战 222 8.4.2 监控工具 224 8.4.3 监控微服务依赖 225 8.4.4 用Spring Cloud Hystrix实现微服务容错 226 8.4.5 用Turbine聚合Hystrix流 229 8.5 使用数据湖做数据分析 232 8.6 小结 233 第9章 用Docker容器化微服务 234 9.1 BrownField公司PSS微服务的不足之处 234 9.2 什么是容器 235 9.3 虚拟机和容器的区别 236 9.4 容器的优势 237 9.5 微服务和容器 238 9.6 Docker简介 239 9.7 将微服务部署到Docker中 242 9.8 在Docker上运行RabbitMQ 246 9.9 使用Docker注册表 246 9.9.1 设置Docker Hub 247 9.9.2 将微服务发布到Docker Hub 247 9.10 微服务上云 247 9.11 在EC2上运行BrownFiled公司的微服务 248 9.12 容器化的未来 249 9.13 小结 249 第 10章 用Mesos和Marathon扩展容器化的微服务 250 10.1 微服务扩容 250 10.1.1 理解自动扩容 251 10.1.2 缺失的部分 252 10.2 容器编排 252 10.2.1 为什么容器编排很重要 253 10.2.2 容器编排是什么 253 10.2.3 容器编排和微服务的关系 255 10.2.4 容器编排和虚拟化的关系 256 10.2.5 容器编排方案 256 10.3 用Mesos和Marathon实现容器编排 259 10.4 用DCOS实现Mesos和Marathon 262 10.5 为BrownField公司的微服务实现Mesos和Marathon 263 10.5.1 安装Mesos、Marathon及相关组件 263 10.5.2 运行Mesos和Marathon 264 10.6 准备部署BrownField公司的PSS微服务 266 10.7 小结 269 第 11章 微服务开发生命周期 270 11.1 微服务开发的实践要点 270 11.1.1 理解业务动机和价值 270 11.1.2 从项目开发到产品开发的观念转变 270 11.1.3 选择正确的开发理念 271 11.1.4 使用最小可行产品的概念 271 11.1.5 克服遗留热点 271 11.1.6 建立自组织的团队 272 11.1.7 构建自服务云 274 11.1.8 构建一套微服务生态系统 274 11.1.9 以DevOps实践贯穿微服务开发的生命周期 274 11.1.10 价值驱动计划 275 11.1.11 持续监控和反馈 275 11.2 自动化开发周期 276 11.2.1 开发 277 11.2.2 集成 278 11.2.3 测试 279 11.2.4 部署 282 11.2.5 监控和反馈 282 11.2.6 配置管理 282 11.2.7 微服务开发治理、参考架构和类库 283 11.3 小结 283

拉杰什·R. V.（Rajesh R V） 阿联酋航空公司首席架构师，在众多技术领域拥有丰富的实践经验，参与开发过许多大规模的重要项目，由他主导架构设计的Open Travel Platform在2011年赢得了红帽创新大奖。他还是BEA认证WebLogic管理员、Sun认证Java企业架构师、Open Group认证TOGAF实践者和IASA全球CITA-A认证架构专家。

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