《深入實踐Spring Boot》閱讀筆記之二：分布式應用開發

上篇文章總結了《深入實踐Spring Boot》的第一部分，這篇文章介紹第二部分：分布式應用開發，以及怎么構建一個高性能的服務平臺。

主要從以下幾個方面總結：

• Spring Boot SSO
• 使用分布式文件系統
• 云應用開發
• 構建高性能的服務平臺

Spring Boot SSO

上篇文章提到了安全設計，使用Spring Security進行用戶驗證和權限驗證，但一個企業級的應用系統可能存在很多應用系統，每個應用系統都需要設計安全管理，但不可能為每一個應用系統都設計一套安全管理，這樣不但耗時耗力，而且要做重復的工作，也不適宜建立統一的用戶中心。

可以使用單點登錄SSO的方式建立一個登錄認證系統，并且實現對用戶的統一管理。本章在使用Spring Security安全管理的基礎上，再結合OAuth3認證授權協議來實現的，它不但適用于大型的分布式管理系統，也適用于為第三方提供統一的用戶管理和認證的平臺。

作者給出了一個完整的實例，以模塊化的設計方式進行實現，整個demo的代碼可以在github上查看。（https://github.com/chenfromsz/spring-boot-sso）

demo說明

我在本地運行了demo，通過chrome查看了系統間跳轉的過程，先說明下模塊的劃分，然后看下運行效果。

訪問首頁時，跳轉到登錄頁面，輸入正確的賬號、密碼、驗證碼。
登錄成功后，跳轉到首頁：

訪問web1系統、web2系統時不需要重新登錄，會自動登錄：

「登錄認證模塊」主要包括驗證用戶賬號、集成OAuth3服務端端功能。

「安全配置模塊」是一個公共模塊，集成了SSO客戶端的安全策略配置和權限管理功能，供客戶端引用。

「數據庫管理模塊」是一個公共模塊，主要提供數據庫的訪問功能，供其他模塊使用。

「共享資源模塊」提供了一個簡單的公共服務，2個客戶端應用可通過spring-cloud-zuul直接調用。

后面會重點介紹下登錄認證模塊，其他模塊比較簡單，不再過多介紹。

模塊化設計可以提高代碼的復用性，避免重復開發，實例中的「數據庫管理模塊」和「安全配置模塊」可以被其他模塊共用，減少大部分重復工作。
作者的這種設計方式值得我們學習，在以后的系統設計中，應多借鑒這種方式。

登錄認證模塊

我畫了一個流程圖，先了解下用戶認證、權限驗證的基本過程：

整個處理流程，Spring Security都幫我們自動實現了，我們只需要對賬號中心數據源、權限中心數據源進行配置和擴展，另外，可以對登錄頁面進行擴展，配置權限管理規則、防***策略、記住登錄狀態。

為了實現多個系統只需登錄一次，需要集成OAuth3。添加spring-cloud-starter-oauth3依賴，編寫一個配置類，繼承AuthorizationServerConfigurerAdapter，并聲明下@EnableAuthrizationServer來啟用OAuth3的認證服務器功能。

OAuth3有很多授權機制，本例中使用authorization_code機制，具體配置就不過多說明了，可以參考下面的幾篇文章：

[1] 初步理解Spring Security并實踐
[2] security OAuth3.0 提供者實現原理
[3] jwt token介紹
[4] security OAuth3.0 jwt完美整合例子

使用分布式文件系統

有這樣一個問題，如果上傳文件，如上傳圖片，應該怎樣保存，保存在哪里？

傳統的做法一般都保存在Web服務器所在機器中。但隨著業務的日益發展，可能上傳的文件會累積越來越多，單臺機器往往會不堪重負，再加上一些負載均衡的配置和服務，需要分布式文件系統解決。

在諸多分布式的文件系統中，FastDFS是比較優秀的分布式文件系統。FastDFS是一個完全開源的分布式文件系統，使用比較簡單方便，而且性能也很優秀，存儲容量和訪問性能可按需求進行線性橫向擴展。

FastDFS服務端和客戶端的安排、配置、管理都比較簡單，書中描述的也比較詳細，就不在此贅述了。

云應用開發

Spring Cloud 是一套云應用開發工具集，為分布式的微服務開發提供了一整套簡單易用的使用工具。Spring Cloud主要包括配置管理、服務發現、動態路由、負載均衡、斷路器、安全管理、事件總線、分布式消息等組件的開發工具包。

Spring Cloud與Spring Boot 關系密切，能夠臻于完美的幾何使用。

本章重點介紹了配置服務、發現服務、動態路由和斷路器、監控服務。

配置服務

一個項目工程總是需要一些配置，比如，要配置服務器的端口、訪問數據庫的參數等。一個大型的分布式系統可能存在很多這樣需要配置的項目工程，配置管理是一個龐大的工程，需要一個單獨的系統專門管理各個項目的配置。

通過Spring Cloud的配置管理，只需創建一個簡單的工程，就可以實現分布式配置管理服務，同時還支持在線更新。

第一步，配置管理服務器
引入spring-cloud-config-server依賴，創建一個主程序：

@SpringBootApplication
@EnableConfigServer
@EnableDiscoveryClient
public class ConfigApplication{
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConfigApplication.class, args);
    }
}

配置文件的存儲目前支持使用本地存儲、Git以及Subversion等方式。以Git方式為例，說明本地配置文件：

spring:
  cloud:
    config:
      server:
        git:
          uri: https://github.com/chenfromsz/spring-cloud-config-repo
  rabbitmq:
      addresses: ${vcap.services.${PREFIX:}rabbitmq.credentials.uri:amqp://${RABBITMQ_HOST:192.168.1.215}:${RABBITMQ_PORT:5672}}
      username: alan
      password: alan

服務端會自動從指定的git地址獲取配置信息。raabitmq的配置用于通知客戶端應用配置更新。

第二步，配置管理的客戶端
需要在工程中引入spring-cloud-starter-config依賴，使用配置管理服務之后，如果本地的配置文件與配置管理服務器的配置文件有相同的配置項，將優先使用配置管理服務器的配置項。

客戶端的配置文件bookstrap.yml如下：

spring:
  application:
    name: data
  profiles:
    active: development
  cloud:
    config:
      uri: http://localhost:8888
  rabbitmq:
        addresses: amqp://192.168.1.214:5672
        username: alan
        password: alan

其中，name用來指定應用的名稱和配置文件的名稱，uri設定配置服務服務端的地址和端口，profiles為使用配置文件名稱的后綴部分，用于綁定不同的線上環境。

第三步，使用配置
如果配置文件中有cloud.config.test配置項，可以這樣使用

@Value("${cloud.config.test:World!}") String msg;

另外，可以使用spring-cloud-bus-amqp依賴，通過事件總線的方式，實現在線更新所有客戶端的配置。

發現服務

在分布式系統中，可能存在很多應用和服務，各個服務瀆職自主地管理自身的數據。服務與服務之間，需要互相共享一些數據，傳統的方式需要自己編寫一些接口程序，還需要使用復雜的配置來實現，使用Spring Cloud可以輕易做到這些。

第一步，創建發現服務器
引入spring-cloud-starter-eureka-server依賴，創建一個簡單的主程序即可：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class DiscoveryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DiscoveryApplication.class, args);
    }
}

第二步，創建客戶端
引入spring-cloud-starter-eurake依賴，主程序中加入@EnableDiscoveryClient啟用發現服務的客戶端。

配置文件如下：

eureka:
  instance:
    hostname: discovery
  client:
    registerWithEureka: false
    fetchRegistry: false
    serviceUrl:
      defaultZone: http://192.168.1.221:${server.port}/eureka/

動態路由和斷路器

如何在服務間相互調用呢，可以使用動態路由、斷路器和故障容錯等功能。

引入spring-cloud-starter-zuul、spring-cloud-starter-hystrix依賴，添加@EnableZuulProxy和@EnableHystrix注解即可。

為了便于測試，可以通過共享Rest資源將repository的類直接暴露出來，很神奇吧，如下：

@RepositoryRestResource(collectionResourceRel="users",path="users")
public interface UserRepository extends GraphRepository<User> {
    User findByName(@Param("name") String name);

    @Query("MATCH (u:User) WHERE u.name =~ ('(?i).*'+{name}+'.*') RETURN u")
    Collection<User> findByNameContaining(@Param("name") String name);

}

可以通過http://localhost/users ， http://localhost/users/123 之類的方式訪問。

通過以下3種方式調用其他服務對外暴露的接口：

• JavaScript：前端直接調用
• RestTemplate：后端調用
• FeignClient：特殊方式

以RestTemplate為例說明一個服務調用data服務的例子：

 @Autowired @LoadBalanced
 RestTemplate restTemplate;
 @HystrixCommand(fallbackMethod = "getUserFallback")
     public User getUserByName(String name) {
         Map<String, Object> params = new HashMap<>();
         params.put("name", name);
         User user = restTemplate.getForObject("http://data/user/findByName?name={name}", User.class, params);

         return user;
 }

上面例子中使用了@HystrixCommand用于實現斷路器，當一個系統服務突然出現故障時，會自動阻斷對服務的訪問和調用，轉而調用備用方法。

監控服務

分布式服務系統中運行著很多服務，必須有一個管理機制和方法，能夠一目了然地隨時了解各個服務的運行情況及其健康指數。

使用Spring Cloud的監控服務，可以實時監控應用的運行情況。使用很簡單，引入spring-cloud-starter-hystrix-dashboard依賴，創建一個主程序即可：

@SpringBootApplication
@Controller
@EnableHystrixDashboard
public class HystrixApplication{
    @RequestMapping("/")
    public String home() {
        return "forward:/hystrix";
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(HystrixApplication.class, args);
    }
}

具體監控指標可參看官網文檔。

構建高性能的服務平臺

使用Spring Cloud開發的微服務，其獨立而又相對隔離的特性，與Docker的理念有異曲同工之妙，所以使用Docker發布微服務，能夠發揮其最大的優勢，并且可以非常輕易地構建一個高性能和高可用的服務平臺。

Docker可以很方便地創建和管理鏡像，以及管理已經生成的和正在運行的容器。鏡像是一種文件存儲方式，可以把許多文件做成一個鏡像文件。容器是鏡像運行的一個實例，運行一個鏡像，就會生成一個容器，容器生成之后，就可以在容器中管理應用系統了。

Docker的安裝和發布服務，網上的資料很多，這里就不贅述了。

另外，可以使用其他一些服務管理工具來構建高性能和高可用的服務平臺。docker-compose工具是Docker容器管理工具集，可以很方便地用來創建和重建容器、執行啟動和停止容器等管理操作，以及查看整個服務體系的運行情況和輸出日志等。使用docker-compose工具，只要一條指令就能啟動整個分布式服務體系。

通過本篇文章的介紹，大家可以感受到Spring Cloud在構建分布式應用時提供的便捷性，減少了大量的工作量。同時為我們考慮了方方面面，增強了系統的穩定性、高性能。
作者把所有代碼都上傳到github，大家可以直接運行demo深入了解。
[1] Spring Boot SSO：https://github.com/chenfromsz/spring-boot-sso
[2] 云應用開發：https://github.com/chenfromsz/spring-boot-cloud