Как стать автором
Обновить
64.66
Рейтинг
Миландр
Разрабатываем микросхемы, приборы, ПО

О клиенте и сервере в микросервисной архитектуре

Блог компании Миландр Java *Микросервисы *

Согласно устоявшемуся в индустрии мнению, работа старших разработчиков и архитекторов ПО во многом состоит из поиска компромиссов между преимуществами и недостатками тех или иных решений и выделения "достаточно хороших решений" для поставленных задач.

Когда мы задались вопросом перехода на микросервисную архитектуру, мы столкнулись с некоторым количеством подобных трейд-оффов. Проведя ряд экспериментов и отвязавшись от специфических для нашего продукта бизнес-требований, мы попытались сформулировать вопросы, которые могут встать перед любой командой разработки, безотносительно к требованиям к продукту. Ну и, конечно, дать на них ответы - никто не любит вопросы без ответов.

В качестве прикладного дополнения к рассуждениям мы разработаем несколько Proof of Concept, сопроводим их разработку краткими пояснениями и приложим исходный код PoC.

Для нас "родным" стеком является Java 8 и Spring Boot 2, так что приложенные демки будут написаны на основе этих технологий с изрядными вкраплениями Spring Cloud. Мы также постараемся предложить несколько обособленных типовых решений для задач, которые, как нам показалось, могут в перспективе возникнуть перед разработчиками.

О нас

Мы - подразделение группы компаний "Миландр", занимающееся разработкой и поддержкой IoT-платформы "ИНФОСФЕРА". Этот продукт включает в себя комплекс решений для ЖКХ, умного дома, электросетевой энергетики и промышленных предприятий. Мы собираем данные с различных приборов (счетчиков, датчиков, камер, домофонов, умных устройств), позволяем клиентам оперировать этими данными (в том числе, с использованием алгоритмов ML), настраивать пользовательские сценарии автоматизации для обработки данных, а также осуществлять удаленное управление приборами.

Интерфейс "ИНФОСФЕРА Диспетчерская"
Интерфейс "ИНФОСФЕРА Диспетчерская"

Для кого эта статья

  1. Для новичков, желающих ознакомиться с основными компонентами Spring Cloud и принципами, лежащими в основе микросервисной архитектуры.

  2. Для разработчиков и архитекторов, планирующих переход к микросервисной архитектуре.

  3. Для разработчиков и архитекторов, желающих пополнить коллекцию типовых решений и почитать про грабли, на которые можно наступить при первом использовании Spring Cloud.

Про микросервисы

Микросервисам и Spring Cloud на Хабре уже посвящено множество статей, которыми, отчасти, мы вдохновлялись и которые хотели бы дополнить в тех моментах, где чувствовали недостаточное раскрытие темы.

Концепция микросервисной архитектуры достаточно молода, но мы уже успели за 5-6 лет посмотреть, как она прошла все этапы Gartner Hype Cycle.

Мы видели, как в 2015-м году люди восторгались новым подходом, видели и отторжение технологии в 2016-м, и теперь, после дозревания технологии и отношения к ней, можем видеть прагматические рассуждения, с трезвыми рассуждениями и подробным описанием плюсов и минусов.

Что касается необходимости использования такой архитектуры, для нас при реализации нескольких новых проектов возникла необходимость в адаптации к возрастающим нагрузкам. Возможность выборочного масштабирования отдельных компонентов системы и послужила главным аргументом для рассмотрения возможности перехода на новую архитектуру.

Про Spring Cloud

Spring Cloud - набор инструментов, позволяющих организовать работу Spring-based приложений в соответствии с принципами микросервисной архитектуры.

Статьи, описывающие использование Spring Cloud

  • Отличная статья от @sqshq с уклоном в практические аспекты создания микросервисного приложения, с подробными описаниями действий и отличными примерами.

  • Простейшее демо, показывающее, как запустить Eureka Server и подключить к нему клиенты.

Небольшое уточнение для первой работы со Spring Cloud

Обращаем внимание на не совсем привычный механизм указания зависимостей от Spring Cloud. После создания проекта с зависимостями из Spring Cloud через Spring Initializr в глаза сразу бросается, что starters из Spring Cloud не наследуются из родительского pom-файла, как это происходит со стартерами Spring Boot, а приносятся через dependency management:

<properties> 
	<spring-cloud.version>2020.0.3</spring-cloud.version> 
</properties>
...
<dependencyManagement> 
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
			<artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId> 
			<version>${spring-cloud.version}</version> 
			<type>pom</type> 
			<scope>import</scope> 
		</dependency>
	</dependencies>
</dependencyManagement>

Дополнение - spring-cloud-starter-parent

Как подсказал @CestLaVie, родительский POM все же можно указать, например, такой: org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-parent:2020.0.4, однако следует иметь в виду, что cloud-parent немного отстает от boot-parent:

Правда, он немного отстаёт от Boot'а - например, сейчас, на состояние 7 октября 2021'го года, актуальная версия Boot'а 2.5.5 , а приведённая выше последняя актуальная версия Cloud parent'а 2020.0.4 тянет Boot версии 2.4.10 , так что если хочется use'ать последние фишки Boot'а - описанный в статье подход с Boot'овым parent'ом и Cloud'ным BOM'ом имеет смысл.

1. Так что же за вопросы?

В нашем случае на первый план вышли вопросы, касающиеся принципов организации клиентского приложения и наладки его взаимодействия с серверной стороной. Сложности добавляет тот факт, что все эти вопросы достаточно плотно переплетены между собой. Будем разбираться.

Вопрос

Варианты решения

Выбор принципа рендеринга веб-страниц

Client-side rendering, Server-side rendering, Mixed

Хранение и выдача интерфейса на клиент

Единая точка, микрофронтенды, несколько точек-страниц

Протоколы взаимодействия клиента и сервера, а также сервисов друг с другом

Брокер, HTTP, WS, смесь

Необходимость Service Discovery

Зависит от использования HTTP

Мы намеренно оставляем за пределами подробного рассмотрения (ограничившись упоминаниями, по крайней мере, в рамках данной статьи) следующие вопросы:

  • Использование Spring Security для обеспечения безопасности использования приложения,

  • Распределенные транзакции для обеспечения согласованности баз данных разных микросервисов,

  • Балансировка нагрузки для адаптируемости отдельных компонентов к возрастанию нагрузки,

  • Боевое развертывание, пока говорим преимущественно о процессе разработки. Некоторые недостатки предлагаемых подходов могут быть нивелированы за счет грамотного проектирования и администрирования.

1.1 Рендеринг страниц

Первый вопрос, который хотелось бы рассмотреть, относится к выбору подхода к рендерингу страниц.

Под этими словами подразумевается, где будет формироваться HTML-документ для дальнейшего его использования браузером. На текущем этапе развития технологий в основном предлагается использовать клиентский рендеринг (Client-side rendering, CSR) и серверный рендеринг (Server-side rendering, SSR).

Рассмотрим коротко суть каждого из подходов.

Серверный рендеринг

Данный подход предполагает формирование HTML-страницы (возможно, с каким-то изначальным набором данных, предоставляемых в рамках запроса пользователя к странице) на сервере. Дальнейшее взаимодействие пользователя с интерфейсом может осуществляться посредством исполнения загружаемого JS-кода или полным обновлением всей HTML-страницы при выполнении того или иного действия.

Преимущества

  • С точки зрения пользователя это позволяет быстро получить отрисованную страницу (и даже содержательную отрисовку, если сервер перед выдачей страницы сразу подставляет в нее данные).

Недостатки

  • После отрисовки страница может еще некоторое время находиться в неоперабельном состоянии, до подготовки JS-кода к исполнению;

  • Без ухищрений в клиентском коде может потребоваться полное обновление страницы для обновления данных.

Технологии:

  • JSP;

  • Thymeleaf;

  • Mustache;

  • + ваши любимые JS-библиотеки;

Клиентский рендеринг

Данный подход, напротив, предполагает формирование страницы на клиенте посредством исполнения JS-кода. Например, так поступает React при работе через JSX, формируя содержимое страницы из кусков разметки, возвращаемой из компонентов.

Преимущества

  • Почти одновременно происходит отрисовка страницы и наступает готовность к взаимодействию.

Недостатки

  • В скорости отрисовки проигрывает серверному рендерингу, поскольку JS необходимо загрузить, а затем исполнить на клиенте. Страница будет отрисована и готова к работе только по окончании работы всего необходимого для отрисовки JS-кода.

Ссылки

Хорошая обзорная статья (картинки взяты из нее же)

1.2 Протоколы взаимодействия клиента и сервера, а также сервисов друг с другом

Для микросервисной архитектуры в качестве механизма обмена данными между сервисами зачастую рекомендуют использовать событийно-ориентированную архитектуру

Данный подход к разработке информационных систем предписывает обеспечивать общение сервисов друг с другом посредством обмена сообщения через специализированный middleware-софт, предназначенный для работы по принципам PUB/SUB. PUB/SUB обеспечивает слабую связанность приложений-источников сообщений и приложений-потребителей сообщений.

Мы и раньше использовали механизм обмена событиями между приложениями, но в весьма ограниченном круге задач: так передавались показания от приборов и отправлялись команды на приборы.

Здесь мы вплотную подошли к вопросу: как следует организовать взаимодействие сервисов друг с другом? Как определить, следует ли в конкретной ситуации использовать событийный подход или следует использовать типичные для HTTP запрос-ответ? Порассуждаем.

Событийный подход хорошо показывает себя, когда:

  • стороне, публикующей событие, не требуется ответ (реакция на это событие);

  • есть несколько сервисов, заинтересованных в получении события;

  • существует потребность в сохранении события в топике (для случая использования Kafka или другого персистентного брокера сообщений) для возможности потом его прочитать из топика.

С другой стороны, HTTP лучше подходит в ситуациях:

  • когда требуется получить ответ на запрос;

  • когда требуется выполнить синхронную операцию;

  • когда не нужно привносить дополнительную сложность в систему, ограничившись синхронным обращением одного сервиса к другому.

Из этого набора фактов следует, что комбинировать события и HTTP-запросы - уместная практика. При этом нужно четко осознавать, для каких задач какой тип взаимодействия использовать.

Случай “внешнего” клиента

Тут хотелось бы обсудить вопрос адресации при обращении к сервисам из внешнего клиента. Для выполнения HTTP-запроса к сервису клиенту необходимо знать адрес этого сервиса. В целом, существует несколько типовых решений этой проблемы:

  1. Хардкод адресов в клиентском коде (негибко и очень сложно поддерживать в боевом окружении, отметаем);

  2. Параметризация клиентского кода (негибко, отметаем);

  3. Использование паттерна Service Discovery для клиента (подробнее о Service Discovery можно прочесть ниже) и отправка HTTP запросов напрямую к сервисам;

  4. Использование паттерна API gateway для проксирования всех запросов к backend-сервисам через единую точку входа. Подробнее об API gateway можно прочесть ниже;

  5. Если же основное взаимодействие между сервисами строится на основе событий и брокера сообщений, можно попытаться подключить клиентское приложение напрямую к брокеру. Хотя современные технологии и позволяют это сделать, такая архитектура привносит серьезные проблемы с безопасностью, и потому далее не рассматривается.

Из пяти вариантов для рассмотрения остаются два:

  1. Service Discovery;

  2. API Gateway.

Service Discovery для клиентских приложений - жизнеспособный подход, обеспечивающий возможность менять конфигурацию адресов сервисов на лету. Проблема в том, что он предполагает прямые обращения к сервисам, что вынуждает выставлять все сервера, с которыми взаимодействует клиент, наружу из защищенных сетей. Такой подход приводит к возникновению большого количества направлений атаки, поэтому противоречит хорошим практикам безопасности.

Еще одна сложность может возникнуть вследствие недопустимости прямого доступа клиента к брокеру сообщений. Если для обмена данными между сервисами будет использоваться исключительно событийная модель, сервисам все равно потребуется HTTP API, чтобы внешний клиент мог взаимодействовать с ними.

С другой стороны, API Gateway выступает единой точкой входа клиентов в защищенную сеть, поэтому, будучи единственным сервисом, доступным снаружи, выступает единственным направлением атаки для злоумышленника, не проникшего в защищенную сеть. Следует отметить, что по тем же причинам API Gateway также является и единой точкой отказа, выход которой из строя сделает невозможным взаимодействие клиентов с сервером.

Другая сильная сторона API Gateway заключается в возможности выступать шлюзом для внешних запросов даже в том случае, когда внутри сервисной сети используется обмен данными только через брокер. Нам не удалось найти готовых реализаций инструментов, которые могли бы производить "перекладывание" запроса к backend в брокер, но подобная логика может быть без труда реализована и посредством обычных Web-контроллеров.

Существует еще один вариант архитектуры - введение дополнительного слоя сервисов 1-го уровня, способных принимать запросы от API Gateway по HTTP и перекладывать их в брокер. Такой подход позволяет и не вводить HTTP API для всех сервисов и сохранить “чистоту” API Gateway, не привнося туда логику работы с брокером.

Еще одно преимущество API Gateway над подходом Service Discovery может быть получено при использовании WebSocket для полнодуплексного обмена данными между клиентом и сервером. Например, может возникнуть задача уведомлять клиентское приложение о происходящих в системе событиях. Источниками таких событий могут выступать несколько backend-сервисов. Вместо поддержания нескольких WS-соединений с такими сервисами клиент может поддерживать одно соединение с одной точкой, предоставляющей возможность пересылки таких уведомлений через WS. API Gateway - неплохой кандидат для решения этой задачи.

Исходя из приведенных рассуждений, мы сформулировали для себя следующие выводы:

  1. Смешение событий и HTTP-запросов - допустимая практика;

  2. Запрос от клиента к API Gateway следует направлять по HTTP;

  3. Во внутренней сети для поиска адресов сервисов для последующего выполнения HTTP-запросов следует использовать Service Discovery. Он же может служить заделом для масштабирования;

  4. Использовать HTTP для межсервисного взаимодействия на ранней стадии переработки системы - допустимая практика, обеспечивающая простоту и быстрое построение работоспособной системы.

Spring Cloud Gateway

Ссылки

  1. Концепт API Gateway

  2. Официальный гайд по Spring Cloud Gateway

  3. Гайд от Baeldung по Spring Cloud Gateway

Документация по java-конфигурации Spring Cloud Gateway:

  1. PredicateSpec

  2. UriSpec

Spring Cloud Gateway принимает входящие внешние запросы, проверяет свои правила маршрутизации и, в случае нахождения подходящего для пришедшего запроса правила, перенаправляет запрос к одному из сервисов.

Данный сервис предназначен для упрощения взаимодействия клиента, находящегося во внешней сети, с сервисами, расположенными во внутренней backend-сети.

Использование

По сути, для начала работы со Spring Cloud Gateway нужно сделать лишь две вещи:

  1. Добавить зависимость в ClassPath;

  2. А Определить бин типа org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator и добавить его конфигурацию;
    ИЛИ
    Б Прописать конфигурацию в файле application.properties/yaml
    Пример

На этапе разработки мы решили остановиться на java-конфигурации. Это позволило опробовать более тонкие варианты конфигурации API-gateway. Однако, вместе с тем, в промышленной эксплуатации этот вариант привносит и ограничения, не позволяя изменять конфигурацию "на лету" (например, с использованием Spring Cloud Config), вынуждая менять код приложения, исполняемого в боевом окружении, и, как следствие, требуя пересборки приложения при необходимости внести изменения в конфигурацию шлюза.

Мы попытались предложить несколько типовых решений для конфигурации Spring Cloud Gateway, которые могли бы быть полезны сообществу.

Пример 1: Меняем request path при помощи регулярного выражения. Запрос /google/hello приведет к обращению по адресу с параметром http://google.com/search?q=hello.

@Bean
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
  return builder
  	.routes()
 		.route(r -> r
 			.path("/google/**")
 			.filters(gatewayFilterSpec -> gatewayFilterSpec.rewritePath("/google/(?<appendix>.*)", "/search?q=${appendix}"))
 			.uri("http://google.com"))
	.build();
}

Пример 2: Отрезаем от path 1 блок. Запрос /yandex/hello/123 будет перенаправлен на http://yandex.ru/hello/123

@Bean
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
  return builder
  	.routes()
		.route(r -> r
      .path("/yandex/**")
      .filters(gatewayFilterSpec -> gatewayFilterSpec.stripPrefix(1))
      .uri("[http://yandex.ru](http://yandex.ru)"))
	.build();
}

Пример 3: Формируем URI для перенаправления, вычленяя адрес сервиса из path запроса.

@Bean
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
  return builder
  	.routes()
	  .route(r -> r
      .path("/service/**")
      .filters(gatewayFilterSpec -> gatewayFilterSpec.changeRequestUri(serverWebExchange -> {
          ServerHttpRequest originalRequest = serverWebExchange.getRequest();
          URI oldUri = serverWebExchange.getRequest().getURI();
          UriComponentsBuilder newUri = UriComponentsBuilder.fromUri(oldUri)
          .host(originalRequest.getPath().subPath(3, 4).toString() + ".com") // 0,1,2,3 - /service/<serviceName>, 
          .port(null)
          .replacePath(originalRequest.getPath().subPath(4).toString());
          return Optional.of(newUri.build().toUri());
        }))
      .uri("http://ignored-URI")) // Этот URI игнорируется
	.build();
}

Пример 4: Прописываем route с минимальным приоритетом. Запросы по адресам, не предусмотренным в других route, будут пересылаться по адресу localhost:8090.

@Bean
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
  return builder
  	.routes()
	  .route(r -> r
	  .order(Integer.MAX_VALUE)
	  .path("/**")
	  .uri("[http://localhost:8090](http://localhost:8090)"))
	.build();
}

1.3 Хранение интерфейса и его выдача на клиент

В рамках решения задачи передачи интерфейса для исполнения на клиент также существует несколько вариантов действия.

Микрофронтенды

По сути - это продолжение идеи микросервисов и на UI. Некоторые микросервисы, помимо выполнения серверных задач, также имеют в своей зоне ответственности части пользовательского интерфейса, которые могут быть отданы на клиент для использования.

Оригинальное изображение - https://techrocks.ru/2018/09/19/prepare-your-skill-set-for-web-developer-interviews-2/microfrontends/
Оригинальное изображение - https://techrocks.ru/2018/09/19/prepare-your-skill-set-for-web-developer-interviews-2/microfrontends/

Объединение компонентов может осуществляться как на клиенте, так и на сервере.

Преимущества

  • Гибко - позволяет развивать UI разных компонентов независимо друг от друга.

  • Продолжение идеи независимого развертывания - позволяет исключать микросервисы из продакшена, что будет приводить к исчезновению лишь отдельных компонентов со страницы. Например, упал сервис N, его кусочки интерфейса недоступны, а все остальное - живее живых. Круто.

  • Возможность использовать разные технологии для разных блоков интерфейса. Если не уходить в занудство на тему однообразия технологий и простоты поддержки, следует признать, что это все же выглядит скорее преимуществом.

Недостатки

  • Сложно организовать совместную работу с UI. Подход требует серьезной дисциплины, например, в части выдерживания единых стилей. Как следствие, нужны компетенции в клиентской разработке.

  • Накладные расходы на формирование интерфейса из кусочков. Как трудовые, так и вычислительные.

  • Подход молодой, и его нужно глубоко и аккуратно изучать.

Технологии

Единая точка хранения интерфейса

Следующий вариант предписывает хранение всего, что нужно для работы пользовательского интерфейса, в одном сервисе. В качестве такого сервиса может существовать как обособленный сервис, так и сервис, совмещенный по функционалу с другим сервисом.

Вариант 1 - Выделенный UI-сервис

В backend-сети выделяется отдельный сервис, единственная задача которого - хранить и отдавать по запросу пользовательский интерфейс.

Преимущества

  • Логическая обособленность интерфейсного кода и страниц от остального кода приложения.

Недостатки

  • Необходимость создания и администрирования отдельного сервиса.

Технологии

  • Spring Web + JSP/Thymeleaf как простейший пример для минимальной реализации.

Вариант 2 - UI Gateway

Выше мы уже упоминали паттерн API Gateway. Существует практика расширения этого шлюза до UI Gateway - шлюза с функционалом хранения и раздачи страниц и клиентского кода.

Преимущества

  • Меньшее количество сервисов, чуть большая простота администрирования, не нужно прописывать дополнительные роутинги на UI.

Недостатки

  • Как мы помним, API Gateway - единая точка отказа системы. Даже при наличии его реплицированных экземпляров в эксплуатации обновление такого шлюза для обновления UI выглядит достаточно рискованной операцией.

Технологии

Spring Web + JSP/Thymeleaf как простейший пример для минимальной реализации.

Вариант 3 - Page UI-сервис

Концепция похожа на предыдущую с той лишь разницей, что единый UI-сервис в данном подходе разбит на несколько сервисов, каждый из которых отвечает за одну или несколько страниц.

Преимущества

  • При необходимости обновить код одной из страниц достаточно перезапустить только тот UI-сервис, который его содержит.

  • Меньший объем кодовой базы в каждом сервисе.

Недостатки

  • Сложно организовать совместную работу с UI, определенно требует серьезной дисциплины, например, в части выдерживания единых стилей на разных страницах.

Технологии

Spring Web + JSP/Thymeleaf как простейший пример для минимальной реализации.

1.4 Необходимость Service Discovery

Ссылки

Service Discovery - обобщенное название для подходов, позволяющих сервисам (и, возможно, клиентам) обнаруживать друг друга в сети. В контексте данной статьи Service Discovery реализуется посредством использования Service Registry - реестра сервисов. Когда очередной сервис запускается, он регистрируется в реестре сервисов. Когда у клиента (внешнего или сервиса) возникает необходимость обратиться к одному из сервисов по его имени, он обращается к реестру за информацией о точном адресе сервиса. Получив его, клиент отправляет запрос.

Spring Cloud Eureka

Ссылки

Eureka Server - приложение, реализующее паттерн Service Discovery и основанное на Service Registry. Eureka развивается в рамках экосистемы Spring Cloud. Наряду с Eureka существует несколько других реализаций для Java, например Consul и Zookeeper.

Перезапуск Eureka-server приводит к очищению его реестра, однако наличие локальных копий реестра в приложениях позволяет клиентам какое-то время обходиться без Eureka-сервера, а наличие heartbeat-сообщений от клиентов позволит оперативно восстановить содержимое реестра после перезапуска.

Использование

В простейшем случае конфигурация клиентов и сервера достаточно проста, что свойственно всей инфраструктуре Spring Cloud.

Важно: настройки, начинающиеся с eureka.server, следует задавать в приложении-сервере, а eureka.instance и eureka.client - в том приложении, которое мы хотим сконфигурировать как клиент.

Для сервера: после добавления зависимости на Eureka-сервер

<dependency> 
	<groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
	<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId> 	
</dependency>
  1. Указать server.port = 8888 (по умолчанию - 8761)

  2. Отключить попытки Eureka-сервера зарегистрироваться в своем собственном реестре и попытки загружать этот реестр eureka.client.register-with-eureka=false, eureka.client.fetch-registry=false

  3. Включить использование Eureka-сервера, добавив аннотацию @EnableEurekaServer на Main-класс приложения.

Для клиента: после добавления зависимости на Eureka-клиент:

<dependency>
	<groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
	<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId> 
</dependency>
  1. Указать URL Eureka-сервера: eureka.client.serviceUrl.defaultZone = http://localhost:8888/eureka/

  2. Определить имя, с которым приложение будет регистрироваться в реестре сервисов. Это можно сделать одним из двух способов:

  3. 1.  Указать имя приложения через настройку spring.application.name, и тогда несколько инстансов одного приложения будут объединены в группу по имени приложения, что позволит в будущем использовать эту группу для распределения нагрузки.

  4. Указать имя экземпляра приложения через настройку eureka.instance.instanceId. InstanceId - имя экземпляра приложения в реестре сервисов. Важно: instanceId должен быть уникальным для обеспечения Eureka возможности поиска уникального экземпляра приложения для точной адресации. Регистрация приложения с именем, указанным через eureka.instance.instanceId, усложняет дальнейшее внедрение балансировки нагрузки, поэтому мы рекомендуем использовать spring.application.name. Если не указать ни одну из этих двух настроек, приложение зарегистрируется в реестре с именем UNKNOWN.

  5. Включить использование Eureka-клиента, добавив аннотацию @EnableEurekaClient на Main-класс приложения.

Использование Eureka для Service Discovery возможно и в API Gateway. После включения @EnableEurekaClient в API Gateway, достаточно URI перенаправления прописать в формате lb://service-name (lb - load balancing, балансировка нагрузки, задел на масштабирование нагрузки по инстансам, известным Service Registry).

Примечание: Поскольку к API Gateway ни один из сервисов, использующих Service Discovery, скорее всего, обращаться не будет, можно отключить попытки шлюза зарегистрироваться в реестре, указав настройку eureka.client.register-with-eureka=false

Запустив приложение, выступающее Eureka-сервером, и перейдя по его базовому адресу (хост + порт), можно увидеть интерфейс service-registry, в котором перечислены зарегистрировавшиеся в реестре приложения.

Грабли: Healthcheck в Eureka и ClassNotFoundException

Проведем границу. Heartbeat-сообщения - сообщения, сигнализирующие о том, что сервис существует (без детализации его состояния). Healthcheck = Heartbeat + детализация состояния (посредством использования статуса Spring Boot Actuator).

Для поддержания реестра в актуальном состоянии Eureka позволяет включить функционал проверки доступности сервисов в реестре посредством обмена healthcheck-сообщениями. По умолчанию данный функционал не используется.

Чтобы включить healthcheck, необходимо:

  1. Добавить Eureka-клиент в зависимости проекта.

  2. Включить eureka.client.healthcheck.enabled = true.

  3. Приложение перестало запускаться  Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: org.springframework.boot.actuate.health.SimpleStatusAggregator. Тут все легко: лечится добавлением зависимости на Spring Boot Actuator.

Хитрости: Self-Preservation and renewal

Спустя какое-то время после запуска в интерфейсе Eureka появляется надпись: EMERGENCY! EUREKA MAY BE INCORRECTLY CLAIMING INSTANCES ARE UP WHEN THEY'RE NOT. RENEWALS ARE LESSER THAN THRESHOLD AND HENCE THE INSTANCES ARE NOT BEING EXPIRED JUST TO BE SAFE.. Попробуем разобраться, что это такое.

Eureka-сервер считает, что для того, чтобы запись в реестре считалась релевантной, зарегистрированный инстанс должен присылать heartbeat-сообщения с определенной периодичностью.

Эта периодичность определяется настройкой eureka.server.expected-client-renewal-interval-seconds в Eureka-сервере (по умолчанию имеет значение 30)

Когда периодичность получения heartbeat-сообщений нарушается, Eureka-сервер начинает переживать насчет правомерности наличия этого сервиса в реестре. Спустя время eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds (по умолчанию - 90) от последнего полученного heartbeat сервис начинает считаться кандидатом на удаление.

Когда происходит очередное срабатывание джобы, eureka.server.eviction-interval-timer-in-ms (период по умолчанию - одна минута, отсчет идет от старта Eureka-сервера), кандидаты на удаление удаляются из реестра и исчезают из интерфейса eureka-сервера.

Self-preservation - механизм Eureka, который предотвращает удаление инстансов из реестра, даже если heartbeats от них приходят реже положенного. Использованием этого механизма разработчики Spring Cloud предлагают защититься от низкого качества соединения между клиентом и SD-сервером (в то время как соединение между двумя клиентами может быть в порядке).

По умолчанию режим self-preservation активен. Для отключения следует использовать eureka.server.enable-self-preservation = false.

Правила перехода в self-preservation регулируются настройками eureka.server.renewalPercentThreshold и eureka.instance.leaseRenewalIntervalInSeconds и неплохо описаны по ссылкам:

  1. https://stackoverflow.com/a/41217806/7757009

  2. https://dzone.com/articles/the-mystery-of-eurekas-self-preservation

  3. https://www.baeldung.com/eureka-self-preservation-renewal

2. Варианты реализации

В данном разделе мы предлагаем несколько типовых решений, которые планируется использовать для дальнейшего анализа и развития.

PoC 1: API Gateway + SSR + HTTP + SD + UI-service

Ссылка на репозиторий с демо

Задача:

  1. Показать страницу интерфейса;

  2. Обеспечить сборный интерфейс из элементов, предоставляемых разными сервисами.

В соответствии с намеченной архитектурой и требованиями, перед нами вырисовывается следующий набор сервисов:

Имя сервиса

Адрес

service-registry

localhost:8888

api-gateway

localhost:8080

ui-service

localhost:8090

api-hello-service

localhost:8081

api-goodbye-service

localhost:8082

Сконфигурируем API Gateway. Будем направлять запросы /view к UI-сервису, /api - по соответствующим сервисам.

@Bean 
public RouteLocator customRoutes(RouteLocatorBuilder builder) { 
 return builder.routes() 
  .route(r -> r 
	  .path("/view/**") 
	  .uri("lb://ui-service/")) 
  .route(r -> r 
	  .path("/api/hello/**") 
	  .uri("lb://api-hello-service/")) 
  .route(r -> r 
	  .path("/api/goodbye/**") 
	  .uri("lb://api-goodbye-service/")) 
  .build(); 
}

В UI-сервисе определяем контроллер, который будет возвращать по запросам соответствующие вьюшки

@Controller 
@RequestMapping("view") 
public class ViewController { 
 
 @GetMapping("hello_view") 
 public String helloView() { 
 	return "hello_view"; 
 } 

 @GetMapping("goodbye_view") 
 public String goodbyeView() { 
 	return "goodbye_view"; 
 } 
}

Что происходит во время работы

  1. В браузере переходим по адресу localhost:8080/view/hello_view;

  2. Клиент выполняет запрос о получении одного из view;

  3. API Gateway перенаправляет запрос к UI-сервису;

  4. UI-сервис возвращает view;

  5. В браузере клиента исполняется JS-код, выполняющий запрос к первому или второму API-сервису.

  6. API Gateway перенаправляет запрос к API-сервису;

  7. API-сервис возвращает ответ в формате JSON;

  8. В браузере клиента производится обработка ответа, данные из ответа API отображаются в пользовательском интерфейсе.

Схоже работает и вторая страница, на которую можно перейти по ссылке со страницы 1.

PoC 2: API Gateway + Microfrontends + SD + UI-service

Ссылка на репозиторий с демо

В данном демо мы изобразили принципы работы, лежащие в основе микрофронтендного подхода

Имя сервиса

Адрес

service-registry

localhost:8888

api-gateway

localhost:8080

ui-service

localhost:8090

hello-service

localhost:8081

goodbye-service

localhost:8082

Что происходит во время работы

  1. В браузере переходим по адресу localhost:8080/view;

  2. Клиент выполняет запрос о получении одного единственного view;

  3. API Gateway перенаправляет запрос к UI-сервису;

  4. UI-сервис возвращает view;

  5. В браузере клиента исполняется JS-код, выполняющий запросы о двух кусках интерфейса;l

  6. API Gateway перенаправляет запрос к сервисам hello и goodbye;

  7. Сервисы возвращают ответы в формате "строка, подготовленная как часть HTML";

  8. В браузере клиента производится обработка ответа, данные из ответа API отображаются в пользовательском интерфейсе.

UPD: упрощение жизни - нет проектам без полезного кода

По предложению @CestLaVie добавлен вариант с консольной инициализацией служебных сервисов Spring Cloud:

На мой взгляд, делать целый Java-проект только ради того, что бы поставить одну аннотацию над main-классом и прописать конфиг - слишком громоздко. У Cloud'а есть CLI, который устанавливается в качестве расширения для Spring Boot CLI. Несколько устаревшая документация по нему доступна тут - https://cloud.spring.io/spring-cloud-static/spring-cloud-cli/current/reference/html/ - он позволяет запустить, например, eureka'у без создания проекта и вообще без единой строчки кода - просто набрать в командной строке:
$ spring cloud eureka
и она стартанёт точно так же.

В этом случае необходимую для запуска конфигурацию можно расположить в поддиректорию "config" в текущей папке, назвав файл по имени сервиса - eureka.yml

Какие еще сценарии могут быть опробованы

  1. Использование WebSocket;

  2. Использование Kafka в backend-сети.

Резюме

В данной статье мы:

  1. Рассмотрели ряд вопросов, возникающих при переходе на микросервисную архитектуру в клиент-серверном приложении.

  2. Изучили архитектурные концепции, стоящие за возникшими вопросами.

  3. Изучили особенности решения возникших вопросов на программном стеке Java + Spring Boot + Spring Cloud, попутно пройдясь по граблям и предложив несколько типовых решений.

Если у вас есть предложения на тему того, как можно улучшить содержание статьи на благо сообщества, просим не стесняться высказываться в комментах.

Что почитать или посмотреть еще

Если хочется поглубже изучить явление микросервисов и то, каким принципам рекомендуется следовать при разработке и эксплуатации систем, соответствующих микросервисной архитектуре:

  1. Сэм Ньюмен, "Создание Микросервисов. Есть вариант на русском (перевод от издательства "Питер");

  2. Cайт за авторством Chris Richardson с короткими и емкими практическими кейсами использования микросервисов.

Если хочется получить больше понимания об устройстве Spring Cloud:

  1. Конечно, официальные документация и гайды Spring Cloud;

  2. Официальный YouTube-канал SpringDeveloper;

  3. Выступления с конференций и их текстовые расшифровки. Из того, что мелькало на хабре, вспоминается доклад с Joker 2017.

Для тех, кто еще не знаком с Kafka - конечно же, официальные документация и гайды.

Для лучшего изучения темы статьи на смежные темы:

  1. В статье приводится практическое описание настройки стека Spring Cloud на основе Kotlin. Помимо описанных в текущей статье технологий, используются Ribbon, Hystrix, OpenFeign, Sleuth, предпочтение отдается конфигурации API gateway на основе файла .properties, включен Spring Security.

  2. Рассуждения с высокого уровня и точки зрения процессов (хотя со всеми тезисами согласиться трудно).

  3. Статья-предостережение от использования подхода Entity Service.

  4. Eще одна статья-предостережение, на этот раз от бездумного использования микросервисов по поводу и без него. Предлагаются взвешенные аргументы, несмотря на категоричный заголовок.

Гайды и руководства:

  1. Практический пример использования Eureka для Service Discovery.

Теги:
Хабы:
Всего голосов 10: ↑10 и ↓0 +10
Просмотры 5.4K
Комментарии Комментарии 2

Информация

Дата основания
Местоположение
Россия
Сайт
www.milandr.ru
Численность
501–1 000 человек
Дата регистрации