何需要微服務(wù)特性？

在微服務(wù)架構(gòu)中，應(yīng)用程序是由多個(gè)相互連接的服務(wù)組成的，這些服務(wù)協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)所需的業(yè)務(wù)功能。

所以，一個(gè)典型的企業(yè)級(jí)微服務(wù)架構(gòu)如下所示：

最初，我們可能認(rèn)為使用微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用程序是很容易的事情。但是，要恰當(dāng)?shù)赝瓿蛇@一點(diǎn)并不容易，因?yàn)槲覀儠?huì)面臨一些新的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)是單體架構(gòu)所未曾遇到的。舉例來(lái)講，這樣的挑戰(zhàn)包括容錯(cuò)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、擴(kuò)展性、日志和跟蹤等。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，每個(gè)微服務(wù)都需要實(shí)現(xiàn)在 Red Hat 被稱為“微服務(wù)特性（microservicility）”的內(nèi)容。這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是除了業(yè)務(wù)邏輯之外，服務(wù)必須要實(shí)現(xiàn)的一個(gè)橫切性關(guān)注點(diǎn)的列表，總結(jié)起來(lái)如下圖所示：

業(yè)務(wù)邏輯可以使用任何語(yǔ)言（Java、Go 或 JavaScript）或任何框架（Spring Boot、Quarkus）來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是圍繞著業(yè)務(wù)邏輯，我們應(yīng)該實(shí)現(xiàn)如下的關(guān)注點(diǎn)：

API：服務(wù)可以通過(guò)一組預(yù)先定義的 API 操作進(jìn)行訪問(wèn)。例如，在采用 RESTful Web API 的情況下，會(huì)使用 HTTP 作為協(xié)議。此外，API 還可以使用像Swagger這樣的工具實(shí)現(xiàn)文檔化。

發(fā)現(xiàn)（Discovery）：服務(wù)需要能夠發(fā)現(xiàn)其他的服務(wù)。

調(diào)用（Invocation）：在服務(wù)發(fā)現(xiàn)之后，需要使用一組參數(shù)來(lái)調(diào)用它，并且可能會(huì)返回一個(gè)響應(yīng)。

彈性（Elasticity）：微服務(wù)架構(gòu)很重要的特性之一就是每個(gè)服務(wù)都是有彈性的，這意味著它可以根據(jù)一些參數(shù)（比如系統(tǒng)的重要程度或當(dāng)前的工作負(fù)載）獨(dú)立地進(jìn)行擴(kuò)展和伸縮。

回彈性（Resiliency）：在微服務(wù)架構(gòu)中，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)該要考慮到故障，特別是與其他服務(wù)進(jìn)行通信的時(shí)候。在單體架構(gòu)中，應(yīng)用會(huì)作為一個(gè)整體進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉。但是，當(dāng)我們把應(yīng)用拆分成微服務(wù)架構(gòu)之后，應(yīng)用就變成由多個(gè)服務(wù)組成的，所有的服務(wù)會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相連接，這意味著應(yīng)用的某些部分可能在正常運(yùn)行，而其他部分可能已經(jīng)出現(xiàn)了故障。在這種情況下，很重要的一點(diǎn)就是遏制故障，避免錯(cuò)誤通過(guò)其他的服務(wù)進(jìn)行傳播。回彈性（或稱為應(yīng)用回彈性）是指一個(gè)應(yīng)用/服務(wù)能夠?qū)γ媾R的問(wèn)題作出反應(yīng)的能力，在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，依然能夠提供盡可能最好的結(jié)果。

管道（Pipeline）：服務(wù)應(yīng)該能夠獨(dú)立部署，不需要任何形式的部署編排。基于這一點(diǎn)，每個(gè)服務(wù)應(yīng)該有自己的部署管道。

認(rèn)證（Authentication）：在微服務(wù)架構(gòu)中，涉及到安全性時(shí)，很重要的一個(gè)方面就是如何認(rèn)證/授權(quán)內(nèi)部服務(wù)之間的調(diào)用。Web token（以及通用的 token）是在內(nèi)部服務(wù)之間聲明安全性的首選方式。

日志（Logging）：在單體應(yīng)用中，日志是很簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)閼?yīng)用的所有組件都在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行。現(xiàn)在，組件以服務(wù)的形式分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，因此，為了全面了解日志跟蹤的情況，我們需要一個(gè)統(tǒng)一的日志系統(tǒng)/數(shù)據(jù)收集器。

監(jiān)控（Monitoring）：要保證基于微服務(wù)的應(yīng)用正確運(yùn)行，很重要的一個(gè)方面就是衡量系統(tǒng)的運(yùn)行情況、理解應(yīng)用的整體健康狀況并在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候發(fā)出告警。監(jiān)控是控制應(yīng)用程序的重要方面。

跟蹤（Tracing）：跟蹤用來(lái)可視化一個(gè)程序的流程和數(shù)據(jù)進(jìn)展。當(dāng)我們需要檢查用戶在整個(gè)應(yīng)用中的操作時(shí)，它對(duì)開(kāi)發(fā)人員或運(yùn)維人員尤其有用。

Kubernetes 正在成為部署微服務(wù)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)工具。它是一個(gè)開(kāi)源的系統(tǒng)，用來(lái)自動(dòng)化、編排、擴(kuò)展和管理容器。

但是在我們提到的十個(gè)微服務(wù)特性中，通過(guò)使用 Kubernetes 只能覆蓋其中的三個(gè)。

發(fā)現(xiàn)（Discovery） 是通過(guò)_Kubernetes Service_理念實(shí)現(xiàn)的。它提供了一種將_Kubernetes Pod_（作為一個(gè)整體）進(jìn)行分組的方式，使其具有穩(wěn)定的虛擬 IP 和 DNS 名。要發(fā)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)只需要在發(fā)送請(qǐng)求的時(shí)候使用 Kubernetes 的服務(wù)名作為主機(jī)名即可。

使用 Kubernetes 調(diào)用（Invocation） 服務(wù)是非常容易的，因?yàn)槠脚_(tái)本身提供了所需的網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)用任意的服務(wù)。

彈性（Elasticity） （或者說(shuō)擴(kuò)展性）是 Kubernetes 從一開(kāi)始就考慮到的問(wèn)題，例如，如果運(yùn)行kubectl scale deployment myservice --replicas=5命令的話，myservice deployment 就會(huì)擴(kuò)展至五個(gè)副本或?qū)嵗ubernetes 平臺(tái)會(huì)負(fù)責(zé)尋找合適的節(jié)點(diǎn)、部署服務(wù)并維持所需數(shù)量的副本一直處于運(yùn)行狀態(tài)。

但是，剩余的微服務(wù)特性該怎么處理呢？Kubernetes 只涵蓋了其中的三個(gè)，那么我們?cè)撊绾螌?shí)現(xiàn)剩余的哪些呢？

根據(jù)所使用的語(yǔ)言或框架，我們有很多可遵循的策略，但是在本文中，我們會(huì)看到如何使用Quarkus來(lái)實(shí)現(xiàn)其中某些微服務(wù)特性。

什么是 Quarkus？

Quarkus是一個(gè)全棧、Kubernetes 原生的 Java 框架，適用于 Java 虛擬機(jī)（JVM）和原生編譯環(huán)境，針對(duì)容器環(huán)境對(duì) Java 的進(jìn)行了專門(mén)的優(yōu)化，使其成為一個(gè)可用于無(wú)服務(wù)器、云和 Kubernetes 環(huán)境的高效平臺(tái)。

Quarkus 沒(méi)有重復(fù)發(fā)明輪子，而是使用了由標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范支撐的知名企業(yè)級(jí)框架，并使它們可以借助GraalVM編譯成二進(jìn)制文件。

什么是 MicroProfile？

Quarkus 集成了MicroProfile規(guī)范，將企業(yè)級(jí) Java 生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了微服務(wù)架構(gòu)中。

在下圖中，我們可以看到構(gòu)成 MicroProfile 規(guī)范的所有 API。其中有些 API 是基于Jakarta EE（也就是以前的 Java EE）規(guī)范的，比如 CDI、JSON-P 和 JAX-RS，其他的則是由 Java 社區(qū)開(kāi)發(fā)的。

接下來(lái)，我們就使用 Quarkus 來(lái)實(shí)現(xiàn) API、調(diào)用、回彈性、認(rèn)證、日志、監(jiān)控和跟蹤等微服務(wù)特性。

如何使用 Quarkus 實(shí)現(xiàn)微服務(wù)特性

起步

開(kāi)始使用 Quarkus 的最快捷方式就是通過(guò)起始頁(yè)面，在這里我們可以添加所需的依賴。就本例來(lái)講，我們要注冊(cè)如下的依賴以滿足微服務(wù)特性的需求：

• API：RESTEasy JAX-RS、RESTEasy JSON-B 和 OpenAPI
• 調(diào)用：REST Client JSON-B
• 回彈性：Fault Tolerance
• 認(rèn)證：JWT
• 日志：GELF
• 監(jiān)控：Micrometer metrics
• 跟蹤：OpenTracing

我們可以手動(dòng)選擇這些依賴，也可以導(dǎo)航至如下的鏈接Microservicilities Quarkus Generator，在這里所有的依賴都已經(jīng)選擇好了。然后點(diǎn)擊“Generate your application”按鈕以下載包含腳手架應(yīng)用的壓縮文件。

服務(wù)

在本例中，我們會(huì)創(chuàng)建一個(gè)非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用，它只包含兩個(gè)服務(wù)。其中一個(gè)服務(wù)名為_(kāi)Rating service_，它會(huì)返回給定一本書(shū)的評(píng)分，另外一個(gè)服務(wù)名為_(kāi)Book service_，它會(huì)返回某本書(shū)的信息及其評(píng)分。服務(wù)之間的所有調(diào)用必須要進(jìn)行認(rèn)證。

在下圖中，我們可以看到完整系統(tǒng)的概覽：

_Rating service_已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成并且能夠以 Linux 容器的形式供我們使用。我們可以使用如下的命令在 9090 端口啟動(dòng)該服務(wù)：

docker run --rm -ti -p 9090:8080 
quay.io/lordofthejars/rating-service:1.0.0

復(fù)制代碼

為了校驗(yàn)該服務(wù)，我們可以發(fā)送請(qǐng)求到http://localhost:9090/rate/1

curl localhost:8080/rate/1 -vv
> GET /rate/1 HTTP/1.1
> Host: localhost:8080
> User-Agent: curl/7.64.1
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 401 Unauthorized
< www-authenticate: Bearer {token}
< Content-Length: 0

復(fù)制代碼

這里的狀態(tài)碼是401 Unauthorized，這是因?yàn)槲覀儧](méi)有在請(qǐng)求中以 bearer token（JWT）的形式提供認(rèn)證信息。帶有_group_ Echoer的合法 token 才能訪問(wèn)_rating service_。

API

Quarkus 使用大家熟知的 JAX-RS 規(guī)范來(lái)定義 RESTful web API。在底層，Quarkus 使用了 RESTEasy 實(shí)現(xiàn)，直接與 Vert.X 框架協(xié)作，而不是使用 Servlet 相關(guān)的技術(shù)。

現(xiàn)在我們?yōu)?book service 定義 API，實(shí)現(xiàn)最常見(jiàn)的操作：

import javax.ws.rs.Consumes;
import javax.ws.rs.DELETE;
import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.POST;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.PathParam;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.QueryParam;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import javax.ws.rs.core.Response;
import javax.ws.rs.core.UriBuilder;
@Path("/book")
public class BookResource {
 @GET
 @Path("/{bookId}")
 @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
 public Book book(@PathParam("bookId") Long bookId) {
 // logic
 }
 @POST
 @Consumes(MediaType.APPLICATION_JSON)
 public Response getBook(Book book) {
 // logic
 return Response.created(
 UriBuilder.fromResource(BookResource.class)
 .path(Long.toString(book.bookId))
 .build())
 .build();
 }
 @DELETE
 @Path("/{bookId}")
 public Response delete(@PathParam("bookId") Long bookId) {
 // logic
 return Response.noContent().build();
 }
 @GET
 @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
 @Path("search")
 public Response searchBook(@QueryParam("description") String description) { 
// logic
 return Response.ok(books).build();
 }
}

復(fù)制代碼

我們要注意的第一件事情就是這里定義了四個(gè)不同的端點(diǎn)：

• GET /book/{bookId}使用 GET HTTP 方法來(lái)返回圖書(shū)的信息，其中包括它的評(píng)分。返回元素會(huì)自動(dòng)反編組（unmarshal）為 JSON。
• POST /book使用 POST HTTP 方法插入來(lái)自請(qǐng)求體內(nèi)容的一本圖書(shū)。請(qǐng)求體的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)從 JSON 編組（marshal）為 Java 對(duì)象。
• DELETE /book/{bookId}使用 DELETE HTTP 方法以根據(jù) ID 刪除某本圖書(shū)。
• GET /book/search?description={description}根據(jù)描述搜索圖書(shū)。

要注意的第二件事就是返回的類型，有時(shí)候我們返回的是一個(gè) Java 對(duì)象，有時(shí)候返回的是javax.ws.rs.core.Response的實(shí)例。當(dāng)使用 Java 對(duì)象的時(shí)候，我們會(huì)將 Java 編組為@Produces注解所設(shè)置的媒體類型。具體到本服務(wù)中，輸出是 JSON 文檔。如果使用Response對(duì)象的話，對(duì)于返回什么內(nèi)容給調(diào)用者，我們會(huì)有更細(xì)粒度的控制，例如，我們可以設(shè)置返回給調(diào)用者的 HTTP 狀態(tài)碼、頭信息或內(nèi)容。至于該優(yōu)選選擇哪種方式，這取決于具體的使用場(chǎng)景。

調(diào)用

定義完訪問(wèn)_book service_的 API 之后，我們就該開(kāi)發(fā)調(diào)用_rating service_服務(wù)以獲取圖書(shū)評(píng)分信息的代碼了。

Quarkus 使用MicroProfile Rest Client規(guī)范來(lái)訪問(wèn)外部的（HTTP）服務(wù)。它提供了一種類型安全的方式借助 HTTP 協(xié)議訪問(wèn) RESTful 服務(wù)，在這個(gè)過(guò)程中，它會(huì)使用 JAX-RS 2.0 的一些 API 以實(shí)現(xiàn)一致性和更簡(jiǎn)單的重用。

我們要?jiǎng)?chuàng)建的第一個(gè)元素是代表遠(yuǎn)程服務(wù)的接口，它會(huì)用到 JAX-RS 的注解。

import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.PathParam;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import org.eclipse.microprofile.rest.client.inject.RegisterRestClient;
@Path("/rate")
@RegisterRestClient
public interface RatingService {
 @GET
 @Path("/{bookId}")
 @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
 Rate getRate(@PathParam("bookId") Long bookId);
}

復(fù)制代碼

當(dāng)getRate()方法被調(diào)用的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)一個(gè)對(duì)/rate/{bookId}的遠(yuǎn)程 HTTP 調(diào)用，在這個(gè)過(guò)程中bookId會(huì)被替換為方法參數(shù)中的值。很重要的一點(diǎn)就是，要為接口添加@RegisterRestClient注解。

然后，RatingService接口需要注入到BookResource中以執(zhí)行遠(yuǎn)程調(diào)用。

import org.eclipse.microprofile.rest.client.inject.RestClient;
@RestClient
RatingService ratingService;
@GET
@Path("/{bookId}")
@Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
public Book book(@PathParam("bookId") Long bookId) {
 final Rate rate = ratingService.getRate(bookId);
 Book book = findBook(bookId);
 return book;
}

復(fù)制代碼

@RestClient注解會(huì)注入對(duì)應(yīng)接口的一個(gè)代理實(shí)例，從而提供了客戶端的實(shí)現(xiàn)。

最后需要配置的就是服務(wù)的位置（_hostname_部分）。在 Quarkus 中，配置屬性是在src/main/resources/application.properties文件中設(shè)置的。要配置服務(wù)的位置，我們需要使用 Rest Client 接口的全限定名并結(jié)合 URL 作為鍵，然后使用實(shí)際的位置作為值：

org.acme.RatingService/mp-rest/url=http://localhost:9090

復(fù)制代碼

要想正確訪問(wèn)_rating_服務(wù)并擺脫401 Unauthorized的問(wèn)題，我們還需要解決相互認(rèn)證的問(wèn)題。

認(rèn)證

基于 token 的認(rèn)證機(jī)制允許系統(tǒng)基于一個(gè)安全 token 進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)和身份驗(yàn)證。Quarkus 集成了MicroProfile JWT RBAC Security規(guī)范，以使用 JWT Bearer Token 來(lái)保護(hù)服務(wù)。

要使用 MicroProfile JWT RBAC Security 來(lái)保護(hù)一個(gè)端點(diǎn)，我們只需要為方法添加@RolesAllowed注解即可。

@GET
@Path("/{bookId}")
@RolesAllowed("Echoer")
@Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
public Book book(@PathParam("bookId") Long bookId)

復(fù)制代碼

隨后，我們還需要在application.properties文件中配置 token 的 issuer 以及公鑰文件的位置，以便于校驗(yàn) token 的簽名：

mp.jwt.verify.publickey.location=https://raw.githubusercontent.com/redhat-developer-demos/quarkus-tutorial/master/jwt-token/quarkus.jwt.pub
mp.jwt.verify.issuer=https://quarkus.io/using-jwt-rbac

復(fù)制代碼

該擴(kuò)展會(huì)執(zhí)行如下的校驗(yàn)：token 是合法的；issuer 是正確的；token 沒(méi)有被修改過(guò)；簽名是合法的；它還沒(méi)有過(guò)期。

現(xiàn)在，_book service_和_rating service_都使用相同的 JWT issuer 和秘鑰進(jìn)行保護(hù)，所以服務(wù)之間的通信需要用戶進(jìn)行認(rèn)證，這是通過(guò)在Authentication頭信息中提供一個(gè)合法的 bearer token 實(shí)現(xiàn)的。

rating service_運(yùn)行起來(lái)之后，我們就可以使用如下的命令啟動(dòng)_book service：

./mvnw compile quarkus:dev

復(fù)制代碼

最后，我們可以發(fā)送請(qǐng)求來(lái)獲取圖書(shū)信息并提供一個(gè)合法的 JSON Web Token 作為 bearer token。

至于 token 如何生成超出了本文的范圍，我們假設(shè) token 已經(jīng)能夠生成：

curl -H "Authorization: Bearer eyJraWQiOiJcL3ByaXZhdGVLZXkucGVtIiwidHlwIjoiSldUIiwiYWxnIjoiUlMyNTYifQ.eyJzdWIiOiJqZG9lLXVzaW5nLWp3dC1yYmFjIiwiYXVkIjoidXNpbmctand0LXJiYWMiLCJ1cG4iOiJqZG9lQHF1YXJrdXMuaW8iLCJiaXJ0aGRhdGUiOiIyMDAxLTA3LTEzIiwiYXV0aF90aW1lIjoxNTcwMDk0MTcxLCJpc3MiOiJodHRwczpcL1wvcXVhcmt1cy5pb1wvdXNpbmctand0LXJiYWMiLCJyb2xlTWFwcGluZ3MiOnsiZ3JvdXAyIjoiR3JvdXAyTWFwcGVkUm9sZSIsImdyb3VwMSI6Ikdyb3VwMU1hcHBlZFJvbGUifSwiZ3JvdXBzIjpbIkVjaG9lciIsIlRlc3RlciIsIlN1YnNjcmliZXIiLCJncm91cDIiXSwicHJlZmVycmVkX3VzZXJuYW1lIjoiamRvZSIsImV4cCI6MjIwMDgxNDE3MSwiaWF0IjoxNTcwMDk0MTcxLCJqdGkiOiJhLTEyMyJ9.Hzr41h3_uewy-g2B-sonOiBObtcpkgzqmF4bT3cO58v45AIOiegl7HIx7QgEZHRO4PdUtR34x9W23VJY7NJ545ucpCuKnEV1uRlspJyQevfI-mSRg1bHlMmdDt661-V3KmQES8WX2B2uqirykO5fCeCp3womboilzCq4VtxbmM2qgf6ag8rUNnTCLuCgEoulGwTn0F5lCrom-7dJOTryW1KI0qUWHMMwl4TX5cLmqJLgBzJapzc5_yEfgQZ9qXzvsT8zeOWSKKPLm7LFVt2YihkXa80lWcjewwt61rfQkpmqSzAHL0QIs7CsM9GfnoYc0j9po83-P3GJiBMMFmn-vg" localhost:8080/book/1 -v

復(fù)制代碼

響應(yīng)再次提示禁止訪問(wèn)的錯(cuò)誤：

< HTTP/1.1 401 Unauthorized
< Content-Length: 0

復(fù)制代碼

你可能會(huì)想在提供了合法的 token 之后，為何還會(huì)遇到這個(gè)錯(cuò)誤。如果我們探查一下 book service 的控制臺(tái)，就會(huì)看到如下的異常：

org.jboss.resteasy.client.exception.ResteasyWebApplicationException: Unknown error, status code 401
 at org.jboss.resteasy.client.exception.WebApplicationExceptionWrapper.wrap(WebApplicationExceptionWrapper.java:107)
 at org.jboss.resteasy.microprofile.client.DefaultResponseExceptionMapper.toThrowable(DefaultResponseExceptionMapper.java:21)

復(fù)制代碼

出現(xiàn)這個(gè)異常的原因在于我們已經(jīng)認(rèn)證并授權(quán)訪問(wèn)_book service_，但是這個(gè) bearer token 并沒(méi)有傳遞到_rating service_中。

為了讓Authorization頭信息能夠從傳入的請(qǐng)求自動(dòng)傳播至 rest-client 請(qǐng)求，我們需要進(jìn)行兩項(xiàng)修改。

第一項(xiàng)修改是更新 Rest Client 接口并為其添加org.eclipse.microprofile.rest.client.inject.RegisterClientHeaders注解。

@Path("/rate")
@RegisterRestClient
@RegisterClientHeaders
public interface RatingService {}

復(fù)制代碼

第二項(xiàng)修改是配置哪些頭信息要在請(qǐng)求之間進(jìn)行傳遞，這是在application.properties文件中進(jìn)行配置：

org.eclipse.microprofile.rest.client.propagateHeaders=Authorization

復(fù)制代碼

我們?cè)俅问褂孟嗤?curl，就會(huì)得到正確的輸出了：

< HTTP/1.1 200 OK
< Content-Length: 39
< Content-Type: application/json
<
* Connection #0 to host localhost left intact
{"bookId":2,"name":"Book 2","rating":1}* Closing connection 0

復(fù)制代碼

回彈性

在微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)具備容錯(cuò)性是非常重要的，這樣可以避免一個(gè)故障從某個(gè)服務(wù)傳播至它的所有直接和間接的調(diào)用者。Quarkus 將MicroProfile Fault Tolerance規(guī)范與如下的注解集成到了一起，以便于處理故障相關(guān)的問(wèn)題：

● @Timeout：定義在拋出異常之前，某個(gè)服務(wù)最長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。

● @Retry：如果調(diào)用失敗的話，會(huì)再次進(jìn)行嘗試執(zhí)行。

● @Bulkhead：并發(fā)執(zhí)行的限制，這樣的話，該區(qū)域出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)超載。

● @CircuitBreaker：當(dāng)執(zhí)行反復(fù)失敗時(shí)，該服務(wù)會(huì)自動(dòng)地快速失敗。

● @Fallback：當(dāng)執(zhí)行失敗的時(shí)候，提供一個(gè)替代方案/默認(rèn)值。

在訪問(wèn)_rating service_的時(shí)候，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，我們會(huì)進(jìn)行三次重試并在每次重試之間添加一秒鐘的睡眠計(jì)時(shí)器。

@Retry(maxRetries = 3, delay = 1000)
Rate getRate(@PathParam("bookId") Long bookId);

復(fù)制代碼

現(xiàn)在，我們關(guān)掉_rating service_并執(zhí)行請(qǐng)求，將會(huì)拋出如下的異常：

org.jboss.resteasy.spi.UnhandledException: javax.ws.rs.ProcessingException: RESTEASY004655: Unable to invoke request: org.apache.http.conn.HttpHostConnectException: Connect to localhost:9090 [localhost/127.0.0.1, localhost/0:0:0:0:0:0:0:1] failed: Connection refused

復(fù)制代碼

顯然，這里會(huì)有錯(cuò)誤，但是需要注意在拋出異常之前，我們經(jīng)歷了三秒鐘的時(shí)間，這是因?yàn)閳?zhí)行了三次重試，并且每次重試間有一秒鐘的延遲。

在這種情況下，_rating service_已經(jīng)被我們停掉了，所以不可能恢復(fù)，但是在現(xiàn)實(shí)世界的例子中，_rating service_可能只會(huì)停機(jī)很短的時(shí)間，或者服務(wù)部署了多個(gè)副本，這樣的話，簡(jiǎn)單的重試操作可能就足以恢復(fù)并提供一個(gè)合法的響應(yīng)。

但是，當(dāng)重試不足以解決問(wèn)題并且拋出異常的時(shí)候，我們可以將錯(cuò)誤傳播至調(diào)用者，也可以為調(diào)用提供一個(gè)替代值。這個(gè)替代值可以來(lái)自對(duì)其他系統(tǒng)的調(diào)用（如分布式緩存），也可以是一個(gè)靜態(tài)值。

就本例來(lái)講，當(dāng)連接_rating service_失敗的時(shí)候，我們會(huì)返回一個(gè)值為 0 的評(píng)分值。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)回退（fallback）邏輯，我們首先要做的就是實(shí)現(xiàn)org.eclipse.microprofile.faulttolerance.FallbackHandler接口，并將返回值設(shè)置為相同的類型，因?yàn)榛赝瞬呗苑椒ǖ淖饔檬欠祷匾粋€(gè)替代值。在本例中，會(huì)返回一個(gè)默認(rèn)的Rate對(duì)象。

import org.eclipse.microprofile.faulttolerance.ExecutionContext;
import org.eclipse.microprofile.faulttolerance.FallbackHandler;
public class RatingServiceFallback implements FallbackHandler<Rate> {
 @Override
 public Rate handle(ExecutionContext context) {
 Rate rate = new Rate();
 rate.rate = 0;
 return rate;
 }
}

復(fù)制代碼

最后要做的就是為getRating()方法添加@org.eclipse.microprofile.faulttolerance.Fallback注解，配置在無(wú)法進(jìn)行恢復(fù)的時(shí)候要執(zhí)行的回退類。

@Retry(maxRetries = 3, delay = 1000)
@Fallback(RatingServiceFallback.class)
Rate getRate(@PathParam("bookId") Long bookId);

復(fù)制代碼

如果我們重復(fù)前面的請(qǐng)求，此時(shí)不會(huì)拋出異常，而是會(huì)返回一個(gè)合法的輸出，其中評(píng)分字段的值被設(shè)置成了 0。

* Connection #0 to host localhost left intact
{"bookId":2,"name":"Book 2","rating":0}* Closing connection 0

復(fù)制代碼

相同的方式也可以用于該規(guī)范提供的其他模式。比如，如果使用斷路器模式的話：:

@CircuitBreaker(requestVolumeThreshold = 4,
 failureRatio=0.75,
 delay = 1000)

復(fù)制代碼

如果在滾動(dòng)時(shí)間窗口中，四個(gè)連續(xù)的請(qǐng)求中有_三個(gè)（即 4 x 0.75）_出現(xiàn)了故障，那么斷路器就會(huì)打開(kāi) 1000 毫秒的時(shí)間，然后會(huì)回到半開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)斷路器處于半開(kāi)狀態(tài)時(shí)，如果調(diào)用成功了，那么會(huì)再次關(guān)閉。否則的話，它會(huì)繼續(xù)保持打開(kāi)的狀態(tài)。

日志

在微服務(wù)架構(gòu)中，推薦將所有服務(wù)的日志收集到一起，以便于高效使用和理解。

其中有個(gè)解決方案就是使用Fluentd，這是一個(gè)開(kāi)源的數(shù)據(jù)收集器，能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn) Kubernetes 中統(tǒng)一的日志層。Quarkus 使用 Graylog 擴(kuò)展日志格式（Graylog Extended Log Format，GELF）與 Fluentd 進(jìn)行了集成。

具體的集成是非常簡(jiǎn)單的。首先，像其他的 Quarkus 應(yīng)用那樣使用日志邏輯：

import org.jboss.logging.Logger;
private static final Logger LOG = Logger.getLogger(BookResource.class);
@GET
@Path("/{bookId}")
@RolesAllowed("Echoer")
@Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
public Book book(@PathParam("bookId") Long bookId) {
 LOG.info("Get Book");

復(fù)制代碼

接下來(lái)，啟用 GELF 格式并設(shè)置 Fluentd 服務(wù)器的地址：

quarkus.log.handler.gelf.enabled=true
quarkus.log.handler.gelf.host=localhost
quarkus.log.handler.gelf.port=12201

復(fù)制代碼

最后，我們可以發(fā)送請(qǐng)求給實(shí)現(xiàn)日志功能的端點(diǎn)：

curl -H "Authorization: Bearer ..." localhost:8080/book/1
{"bookId":1,"name":"Book 1","rating":3}

復(fù)制代碼

在輸出方面并沒(méi)有任何變化，但是日志已經(jīng)被傳輸?shù)搅?Fluentd 上。如果我們使用Kibana來(lái)可視化數(shù)據(jù)的話，就會(huì)看到如下所示的日志行：

監(jiān)控

監(jiān)控是另外一個(gè)我們需要在微服務(wù)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的微服務(wù)特性。Quarkus 集成了Micrometer實(shí)現(xiàn)應(yīng)用監(jiān)控。Micrometer 為幾乎所有流行的監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的入口，從而能夠讓我們?cè)诒苊夤?yīng)商鎖定的前提下 instrument 基于 JVM 的應(yīng)用。

對(duì)于本例來(lái)講，我們使用Prometheus格式作為監(jiān)控輸出，但是 Micrometer（和 Quarkus）也支持其他的格式，比如 Azure Monitor、Stackdriver、SignalFx、StatsD 和 DataDog。

我們可以注冊(cè)如下的 Maven 依賴以提供 Prometheus 輸出：

<dependency>
 <groupId>io.quarkus</groupId>;
 <artifactId>quarkus-micrometer-registry-prometheus</artifactId>
</dependency>

復(fù)制代碼

Micrometer 擴(kuò)展默認(rèn)會(huì)注冊(cè)一些與系統(tǒng)、JVM 或 HTTP 相關(guān)的指標(biāo)。所收集到的指標(biāo)的一個(gè)子集可以通過(guò)/q/metrics端點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，如下所示：

curl localhost:8080/q/metrics
jvm_threads_states_threads{state="runnable",} 22.0
jvm_threads_states_threads{state="blocked",} 0.0
jvm_threads_states_threads{state="waiting",} 10.0
http_server_bytes_read_count 1.0
http_server_bytes_read_sum 0.0

復(fù)制代碼

但是，我們還可以使用 Micrometer API 實(shí)現(xiàn)應(yīng)用特定的指標(biāo)。

在這里，我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義的指標(biāo)來(lái)衡量評(píng)分最高的圖書(shū)。

要注冊(cè)一個(gè)指標(biāo)，也就是本例中的一個(gè) gauge，是通過(guò)使用io.micrometer.core.instrument.MeterRegistry類來(lái)完成的。

private final MeterRegistry registry;
private final LongAccumulator highestRating = new LongAccumulator(Long::max, 0);
public BookResource(MeterRegistry registry) {
 this.registry = registry;
 registry.gauge("book.rating.max", this,
 BookResource::highestRatingBook);
}

復(fù)制代碼

我們發(fā)送一些請(qǐng)求并校驗(yàn) gauge 是否被正確地更新了。

curl -H "Authorization: Bearer ..." localhost:8080/book/1
{"bookId":1,"name":"Book 1","rating":3}
curl localhost:8080/q/metrics
# HELP book_rating_max
# TYPE book_rating_max gauge
book_rating_max 3.0

復(fù)制代碼

我們還可以設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器，記錄從 rating service 獲取評(píng)分信息所耗費(fèi)的時(shí)間。

Supplier<Rate> rateSupplier = () -> {
 return ratingService.getRate(bookId);
};
final Rate rate = registry.timer("book.rating.test").wrap(rateSupplier).get();

復(fù)制代碼

我們發(fā)送一些請(qǐng)求并校驗(yàn)是否收集了評(píng)分服務(wù)的耗時(shí)。

# HELP book_rating_test_seconds
# TYPE book_rating_test_seconds summary
book_rating_test_seconds_count 4.0
book_rating_test_seconds_sum 1.05489108
# HELP book_rating_test_seconds_max
# TYPE book_rating_test_seconds_max gauge
book_rating_test_seconds_max 1.018622001

復(fù)制代碼

Micrometer 使用MeterFilter實(shí)例來(lái)自定義由MeterRegistry實(shí)例所發(fā)出的指標(biāo)。Micrometer 擴(kuò)展將會(huì)探測(cè)到MeterFilter CDI bean 并使用它們來(lái)初始化MeterRegistry實(shí)例。

例如，我們可以定義一個(gè)通用的標(biāo)簽來(lái)設(shè)置應(yīng)用運(yùn)行的環(huán)境（prod、testing、staging 等）。

@Singleton
public class MicrometerCustomConfiguration {
 @Produces
 @Singleton
 public MeterFilter configureAllRegistries() {
 return MeterFilter.commonTags(Arrays.asList(
 Tag.of("env", "prod")));
 }
}

復(fù)制代碼

發(fā)送一個(gè)新的請(qǐng)求并校驗(yàn)指標(biāo)是否添加了標(biāo)簽。

http_client_requests_seconds_max{clientName="localhost",env="prod",method="GET",outcome="SUCCESS",status="200",uri="/rate/2",} 0.0

復(fù)制代碼

請(qǐng)注意，標(biāo)簽env包含的值為prod。

跟蹤

Quarkus 應(yīng)用使用OpenTracing規(guī)范來(lái)為互相交互的 Web 應(yīng)用提供分布式跟蹤能力。

接下來(lái)，我們配置 OpenTracing 連接一個(gè) Jaeger 服務(wù)器，并將服務(wù)的名字設(shè)置為 book-service 以標(biāo)識(shí)跟蹤信息：

quarkus.jaeger.enabled=true
quarkus.jaeger.endpoint=http://localhost:14268/api/traces
quarkus.jaeger.service-name=book-service
quarkus.jaeger.sampler-type=const
quarkus.jaeger.sampler-param=1

復(fù)制代碼

現(xiàn)在，我們發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求：

curl -H "Authorization: Bearer ..." localhost:8080/book/1
{"bookId":1,"name":"Book 1","rating":3}

復(fù)制代碼

訪問(wèn) Jaeger UI 來(lái)校驗(yàn)調(diào)用過(guò)程被進(jìn)行了跟蹤：

結(jié)論

開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)要比開(kāi)發(fā)單體應(yīng)用更具挑戰(zhàn)性。我們相信，微服務(wù)特性能夠促使你在應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施方面正確地開(kāi)發(fā)服務(wù)。

我們?cè)谶@里所闡述的微服務(wù)特性（除 API 和管道之外）都是新的理念，或者說(shuō)在單體應(yīng)用中會(huì)以不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中的原因在于，現(xiàn)在應(yīng)用被拆分成了多個(gè)組成部分，所有的這些組成部分需要在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行相互連接。

如果你打算開(kāi)發(fā)微服務(wù)并將它們部署到 Kubernetes 的話，那么 Quarkus 是一個(gè)很好的解決方案，因?yàn)樗梢院芷交嘏c Kubernetes 進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的微服務(wù)特性都非常簡(jiǎn)單，只需要幾行代碼就能實(shí)現(xiàn)。

用來(lái)闡述本文的源碼都可以在github上找到。

作者簡(jiǎn)介：

Alex Soto 是紅帽公司的開(kāi)發(fā)者體驗(yàn)總監(jiān)。他對(duì) Java 領(lǐng)域、軟件自動(dòng)化充滿熱情，他相信開(kāi)源軟件模式。Soto 是Manning的《Testing Java Microservices》和O’Reilly的《Quarkus Cookbook》兩本書(shū)的共同作者，他還是多個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目的貢獻(xiàn)者。自 2017 年以來(lái)，他一直是 Java Champion，是國(guó)際演講者和 Salle URL 大學(xué)的教師。

英文原文：

Implementing Microservicilities with Quarkus and MicroProfile