《深入实践Spring Boot》阅读笔记之二：分布式应用开发

上篇文章总结了《深入实践Spring Boot》的第一部分，这篇文章介绍第二部分：分布式应用开发，以及怎么构建一个高性能的服务平台。

主要从以下几个方面总结：

• Spring Boot SSO
• 使用分布式文件系统
• 云应用开发
• 构建高性能的服务平台

Spring Boot SSO

上篇文章提到了安全设计，使用Spring Security进行用户验证和权限验证，但一个企业级的应用系统可能存在很多应用系统，每个应用系统都需要设计安全管理，但不可能为每一个应用系统都设计一套安全管理，这样不但耗时耗力，而且要做重复的工作，也不适宜建立统一的用户中心。

可以使用单点登录SSO的方式建立一个登录认证系统，并且实现对用户的统一管理。本章在使用Spring Security安全管理的基础上，再结合OAuth3认证授权协议来实现的，它不但适用于大型的分布式管理系统，也适用于为第三方提供统一的用户管理和认证的平台。

作者给出了一个完整的实例，以模块化的设计方式进行实现，整个demo的代码可以在github上查看。（https://github.com/chenfromsz/spring-boot-sso）

demo说明

我在本地运行了demo，通过chrome查看了系统间跳转的过程，先说明下模块的划分，然后看下运行效果。

访问首页时，跳转到登录页面，输入正确的账号、密码、验证码。
登录成功后，跳转到首页：

访问web1系统、web2系统时不需要重新登录，会自动登录：

「登录认证模块」主要包括验证用户账号、集成OAuth3服务端端功能。

「安全配置模块」是一个公共模块，集成了SSO客户端的安全策略配置和权限管理功能，供客户端引用。

「数据库管理模块」是一个公共模块，主要提供数据库的访问功能，供其他模块使用。

「共享资源模块」提供了一个简单的公共服务，2个客户端应用可通过spring-cloud-zuul直接调用。

后面会重点介绍下登录认证模块，其他模块比较简单，不再过多介绍。

模块化设计可以提高代码的复用性，避免重复开发，实例中的「数据库管理模块」和「安全配置模块」可以被其他模块共用，减少大部分重复工作。
作者的这种设计方式值得我们学习，在以后的系统设计中，应多借鉴这种方式。

登录认证模块

我画了一个流程图，先了解下用户认证、权限验证的基本过程：

整个处理流程，Spring Security都帮我们自动实现了，我们只需要对账号中心数据源、权限中心数据源进行配置和扩展，另外，可以对登录页面进行扩展，配置权限管理规则、防***策略、记住登录状态。

为了实现多个系统只需登录一次，需要集成OAuth3。添加spring-cloud-starter-oauth3依赖，编写一个配置类，继承AuthorizationServerConfigurerAdapter，并声明下@EnableAuthrizationServer来启用OAuth3的认证服务器功能。

OAuth3有很多授权机制，本例中使用authorization_code机制，具体配置就不过多说明了，可以参考下面的几篇文章：

[1] 初步理解Spring Security并实践
[2] security OAuth3.0 提供者实现原理
[3] jwt token介绍
[4] security OAuth3.0 jwt完美整合例子

使用分布式文件系统

有这样一个问题，如果上传文件，如上传图片，应该怎样保存，保存在哪里？

传统的做法一般都保存在Web服务器所在机器中。但随着业务的日益发展，可能上传的文件会累积越来越多，单台机器往往会不堪重负，再加上一些负载均衡的配置和服务，需要分布式文件系统解决。

在诸多分布式的文件系统中，FastDFS是比较优秀的分布式文件系统。FastDFS是一个完全开源的分布式文件系统，使用比较简单方便，而且性能也很优秀，存储容量和访问性能可按需求进行线性横向扩展。

FastDFS服务端和客户端的安排、配置、管理都比较简单，书中描述的也比较详细，就不在此赘述了。

云应用开发

Spring Cloud 是一套云应用开发工具集，为分布式的微服务开发提供了一整套简单易用的使用工具。Spring Cloud主要包括配置管理、服务发现、动态路由、负载均衡、断路器、安全管理、事件总线、分布式消息等组件的开发工具包。

Spring Cloud与Spring Boot 关系密切，能够臻于完美的几何使用。

本章重点介绍了配置服务、发现服务、动态路由和断路器、监控服务。

配置服务

一个项目工程总是需要一些配置，比如，要配置服务器的端口、访问数据库的参数等。一个大型的分布式系统可能存在很多这样需要配置的项目工程，配置管理是一个庞大的工程，需要一个单独的系统专门管理各个项目的配置。

通过Spring Cloud的配置管理，只需创建一个简单的工程，就可以实现分布式配置管理服务，同时还支持在线更新。

第一步，配置管理服务器
引入spring-cloud-config-server依赖，创建一个主程序：

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

配置文件的存储目前支持使用本地存储、Git以及Subversion等方式。以Git方式为例，说明本地配置文件：

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

服务端会自动从指定的git地址获取配置信息。raabitmq的配置用于通知客户端应用配置更新。

第二步，配置管理的客户端
需要在工程中引入spring-cloud-starter-config依赖，使用配置管理服务之后，如果本地的配置文件与配置管理服务器的配置文件有相同的配置项，将优先使用配置管理服务器的配置项。

客户端的配置文件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用来指定应用的名称和配置文件的名称，uri设定配置服务服务端的地址和端口，profiles为使用配置文件名称的后缀部分，用于绑定不同的线上环境。

第三步，使用配置
如果配置文件中有cloud.config.test配置项，可以这样使用

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

另外，可以使用spring-cloud-bus-amqp依赖，通过事件总线的方式，实现在线更新所有客户端的配置。

发现服务

在分布式系统中，可能存在很多应用和服务，各个服务渎职自主地管理自身的数据。服务与服务之间，需要互相共享一些数据，传统的方式需要自己编写一些接口程序，还需要使用复杂的配置来实现，使用Spring Cloud可以轻易做到这些。

第一步，创建发现服务器
引入spring-cloud-starter-eureka-server依赖，创建一个简单的主程序即可：

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

第二步，创建客户端
引入spring-cloud-starter-eurake依赖，主程序中加入@EnableDiscoveryClient启用发现服务的客户端。

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/

动态路由和断路器

如何在服务间相互调用呢，可以使用动态路由、断路器和故障容错等功能。

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

为了便于测试，可以通过共享Rest资源将repository的类直接暴露出来，很神奇吧，如下：

@RepositoryRestResource(collectionResourceRel="users",path="users")public interface UserRepository extends GraphRepository {    User findByName(@Param("name") String name);    @Query("MATCH (u:User) WHERE u.name =~ ('(?i).*'+{name}+'.*') RETURN u")    Collection findByNameContaining(@Param("name") String name);}

可以通过http://localhost/users ， http://localhost/users/123 之类的方式访问。

通过以下3种方式调用其他服务对外暴露的接口：

• JavaScript：前端直接调用
• RestTemplate：后端调用
• FeignClient：特殊方式

以RestTemplate为例说明一个服务调用data服务的例子：

 @Autowired @LoadBalanced RestTemplate restTemplate; @HystrixCommand(fallbackMethod = "getUserFallback")     public User getUserByName(String name) {         Map 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用于实现断路器，当一个系统服务突然出现故障时，会自动阻断对服务的访问和调用，转而调用备用方法。

监控服务

分布式服务系统中运行着很多服务，必须有一个管理机制和方法，能够一目了然地随时了解各个服务的运行情况及其健康指数。

使用Spring Cloud的监控服务，可以实时监控应用的运行情况。使用很简单，引入spring-cloud-starter-hystrix-dashboard依赖，创建一个主程序即可：

@SpringBootApplication@Controller@EnableHystrixDashboardpublic class HystrixApplication{    @RequestMapping("/")    public String home() {        return "forward:/hystrix";    }    public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(HystrixApplication.class, args);    }}

具体监控指标可参看官网文档。

构建高性能的服务平台

使用Spring Cloud开发的微服务，其独立而又相对隔离的特性，与Docker的理念有异曲同工之妙，所以使用Docker发布微服务，能够发挥其最大的优势，并且可以非常轻易地构建一个高性能和高可用的服务平台。

Docker可以很方便地创建和管理镜像，以及管理已经生成的和正在运行的容器。镜像是一种文件存储方式，可以把许多文件做成一个镜像文件。容器是镜像运行的一个实例，运行一个镜像，就会生成一个容器，容器生成之后，就可以在容器中管理应用系统了。

Docker的安装和发布服务，网上的资料很多，这里就不赘述了。

另外，可以使用其他一些服务管理工具来构建高性能和高可用的服务平台。docker-compose工具是Docker容器管理工具集，可以很方便地用来创建和重建容器、执行启动和停止容器等管理操作，以及查看整个服务体系的运行情况和输出日志等。使用docker-compose工具，只要一条指令就能启动整个分布式服务体系。

通过本篇文章的介绍，大家可以感受到Spring Cloud在构建分布式应用时提供的便捷性，减少了大量的工作量。同时为我们考虑了方方面面，增强了系统的稳定性、高性能。
作者把所有代码都上传到github，大家可以直接运行demo深入了解。
[1] Spring Boot SSO：https://github.com/chenfromsz/spring-boot-sso
[2] 云应用开发：https://github.com/chenfromsz/spring-boot-cloud