消息驱动式微服务:Spring Cloud Stream & RabbitMQ

1. 概述

在本文中,我们将向您介绍Spring Cloud Stream,这是一个用于构建消息驱动的微服务应用程序的框架,这些应用程序由一个常见的消息传递代理(如RabbitMQApache Kafka等)连接。

Spring Cloud Stream构建在现有Spring框架(如Spring MessagingSpring Integration)之上。尽管这些框架经过了实战测试,工作得非常好,但是实现与使用的message broker紧密耦合。此外,有时对某些用例进行扩展是困难的。

Spring Cloud Stream背后的想法是一个非常典型的Spring Boot概念——抽象地讲,让Spring根据配置和依赖关系管理在运行时找出实现自动注入。这意味着您可以通过更改依赖项和配置文件来更改message broker。可以在这里找到目前已经支持的各种消息代理。

本文将使用RabbitMQ作为message broker。在此之前,让我们了解一下broker(代理)的一些基本概念,以及为什么要在面向微服务的体系架构中需要它。

2. 微服务中的消息

在微服务体系架构中,我们有许多相互通信以完成请求的小型应用程序—它们的主要优点之一是改进了的可伸缩性。一个请求从多个下游微服务传递到完成是很常见的。例如,假设我们有一个Service-A内部调用Service-BService-C来完成一个请求:
[外链图片转存失败(img-jzvHHRXw-1562549429195)(https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/7/7/16bccd47c4051b28?w=511&h=347&f=png&s=11713)]

是的,还会有其他组件,比如Spring Cloud EurekaSpring Cloud Zuul等等,但我们还是专注关心这类架构的特有问题。

假设由于某种原因Service-B需要更多的时间来响应。也许它正在执行I/O操作或长时间的DB事务,或者进一步调用其它导致Service-B变得更慢的服务,这些都使其无法更具效率。

现在,我们可以启动更多的Service-B实例来解决这个问题,这样很好,但是Service-A实际上是响应很快的,它需要等待Service-B的响应来进一步处理。这将导致Service-A无法接收更多的请求,这意味着我们还必须启动Service-A的多个实例。

另一种方法解决类似情况的是使用事件驱动的微服务体系架构。这基本上意味着Service-A不直接通过HTTP调用Service-BService-C,而是将请求或事件发布给message broker(消息代理)。Service-BService-C将成为message broker(消息代理)上此事件的订阅者。
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与依赖HTTP调用的传统微服务体系架构相比,这有许多优点:

  • 提高可伸缩性和可靠性——现在我们知道哪些服务是整个应用程序中的真正瓶颈。
  • 鼓励松散耦合——Service-A不需要了解Service-BService-C。它只需要连接到message broker并发布事件。事件如何进一步编排取决于代理设置。通过这种方式,Service-A可以独立地运行,这是微服务的核心概念之一。
  • 与遗留系统交互——通常我们不能将所有东西都移动到一个新的技术堆栈中。我们仍然必须使用遗留系统,虽然速度很慢,但是很可靠。

3. RabbitMQ

高级消息队列协议(AMQP)RabbitMQ用于消息传递的协议。虽然RabbitMQ支持其他一些协议,但是AMQP由于兼容性和它提供的大量特性而更受欢迎。

3.1 RabbitMQ架构设计

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因此发布者将消息发布到RabbitMQ中称为Exchange(交换器)。Exchange(交换器)接收消息并将其路由到一个或多个Queues(队列)。路由算法依赖于Exchange(交换器)类型和routing(路由)key/header(与消息一起传递)。将Exchange(交换器)连接到Queues(队列)的这些规则称为bindings(绑定)。

绑定可以有4种类型:

  • Direct: 它根据routing key(路由键)将Exchange(交换器)类型直接路由到特定的Queues(队列)。
  • Fanout:它将消息路由到绑定Exchange(交换器)中的所有Queues(队列)。
  • Topic:它根据完全匹配或部分据routing key(路由键)匹配将消息路由到(0、1或更多)的Queues(队列)。
  • Headers:它类似于Topic(主题)交换类型,但是它是基routing header(路由头)而不是routing key(路由键)来路由的。

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通过Exchange(交换器)和Queues(队列)发布和消费消息的整个过程是通过一个Channel(通道)完成的。

有关路由的详细信息,请访问此链接

3.2 RabbitMQ 设置

3.2.1 安装

我们可以从这里下载并安装基于我们的操作系统的二进制文件。

然而,在本文中,我们将使用cloudamqp.com提供的免费云安装。只需注册服务并登录即可。

在主仪表板上单击创建新实例:

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然后给你的实例起个名字,然后进入下一步:

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然后选择一个可用区:

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最后,查看实例信息,点击右下角的创建实例:

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就是这样。现在在云中运行了一个RabbitMQ实例。有关实例的更多信息,请转到您的仪表板并单击新创建的实例:

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我们可以看到我们可以访问RabbitMQ实例的主机,比如从我们的项目连接所需的用户名和密码:

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我们将在Spring应用程序中使用AMQP URL连接到这个实例,所以请在某个地方记下它。

您还可以通过单击左上角的RabbitMQ manager来查看管理器控制台。这将采用它来管理的您的RabbitMQ实例。

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Project 配置

现在我们的设置已经准备好了,让我们创建我们的服务:

  • cloud-stream-producer-rabbitmq: 作为一个发布者,将消息推送到RabbitMQ
  • cloud-stream-consumer-rabbitmq: 消费者消费消息

使用Spring Initializr创建一个脚手架项目。这将是我们的producer项目,我们将使用REST端点发布消息。

选择您喜欢的Spring Boot版本,添加WebCloud Stream依赖项,生成Maven项目:
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注意:

请注意cloud-stream依赖项。这也需要像RabbitMQKafka等绑定器依赖项才能工作。

由于我们将使用RabbitMQ,添加以下Maven依赖项:

<dependency>  
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-stream-binder-rabbit</artifactId>
</dependency>

或者,我们也可以将两者结合起来使用spring-cloud-starter-stream-rabbit:

<dependency>  
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rabbit</artifactId>
</dependency>

使用同样的方法,创建消费者项目,但仅使用spring-cloud-starter-stream-rabbit依赖项。

4. 创建生产者

如前所述,将消息从发布者传递到队列的整个过程是通过通道完成的。因此,让我们创建一个HelloBinding接口,其中包含我们的消息机制greetingChannel:

interface HelloBinding {

    @Output("greetingChannel")
    MessageChannel greeting();
}

因为这将发布消息,所以我们使用@Output注解。方法名可以是我们想要的任意名称,当然,我们可以在一个接口中有多个Channel(通道)。

现在,让我们创建一个REST,它将消息推送到这个Channel(通道)

@RestController
public class ProducerController {

    private MessageChannel greet;

    public ProducerController(HelloBinding binding) {
        greet = binding.greeting();
    }

    @GetMapping("/greet/{name}")
    public void publish(@PathVariable String name) {
        String greeting = "Hello, " + name + "!";
        Message<String> msg = MessageBuilder.withPayload(greeting)
            .build();
        this.greet.send(msg);
    }
}

上面,我们创建了一个ProducerController类,它有一个MessageChannel类型的属性 greet。这是通过我们前面声明的方法在构造函数中初始化的。

注意: 我们可以用简洁的方式做同样的事情,但是我们使用不同的名称来让您更清楚地了解事物是如何连接的。

然后,我们有一个简单的REST接口,它接收PathVariablename,并使用MessageBuilder创建一个String类型的消息。最后,我们使用MessageChannel上的.send()方法来发布消息。

现在,我们将在的主类中添加@EnableBinding注解,传入HelloBinding告诉Spring加载。

@EnableBinding(HelloBinding.class)
@SpringBootApplication
public class Application {

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

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最后,我们必须告诉Spring如何连接到RabbitMQ(通过前面的AMQP URL),并将greetingChannel连接到一可用的消费者。

这两个都是在application.properties中定义的:

spring.rabbitmq.addresses=<amqp url>

spring.cloud.stream.bindings.greetingChannel.destination = greetings

server.port=8080

5. 创建消费者

现在,我们需要监听之前创建的通道greetingChannel。让我们为它创建一个绑定:

public interface HelloBinding {

    String GREETING = "greetingChannel";

    @Input(GREETING)
    SubscribableChannel greeting();
}

与生产者绑定的两个非常明显区别。因为我们正在消费消息,所以我们使用SubscribableChannel@Input注解连接到greetingChannel,消息数据将被推送这里。

现在,让我们创建处理数据的方法:

@EnableBinding(HelloBinding.class)
public class HelloListener {

    @StreamListener(target = HelloBinding.GREETING)
    public void processHelloChannelGreeting(String msg) {
        System.out.println(msg);
    }
}

在这里,我们创建了一个HelloListener类,在processHelloChannelGreeting方法上添加@StreamListener注解。这个方法需要一个字符串作为参数,我们刚刚在控制台打印了这个参数。我们还在类添加@EnableBinding启用了HelloBinding

同样,我们在这里使用@EnableBinding,而不是主类,以便告诉我们如何使用。

看看我们的主类,我们没有任何修改:

@SpringBootApplication
public class Application {

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

application.properties配置文件中,我们需要定义与生产者一样的属性,除了修改端口之外

spring.rabbitmq.addresses=<amqp url>  
spring.cloud.stream.bindings.greetingChannel.destination=greetings  
server.port=9090

6. 全部测试

让我们同时启动生产者和消费者服务。首先,让我们通过点击端点http://localhost:8080/greet/john来生产消息。

在消费者日志中看到消息内容:
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我们使用以下命令启动另一个消费者服务实例(在另一个端口(9091)上):

$ mvn spring-boot:run -Dserver.port=9091

现在,当我们点击生产者REST端点生产消息时,我们看到两个消费者都收到了消息:

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这可能是我们在一些用例中想要的。但是,如果我们只想让一个消费者消费一条消息呢?为此,我们需要在application.properties中创建一个消费者组。消费者的配置文件:

spring.cloud.stream.bindings.greetingChannel.group = greetings-group

现在,再次在不同的端口上运行消费者的2个实例,并通过生产者生产消息再次查看:

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这一切也可以在RabbitMQ管理器控制台看到:

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7. 结论

在本文中,我们解释了消息传递的主要概念、它在微服务中的角色以及如何使用Spring Cloud Stream实现它。我们使用RabbitMQ作为消息代理,但是我们也可以使用其他流行的代理,比如Kafka,只需更改配置和依赖项。

与往常一样,本文使用的示例代码可以在GitHub获得完整的源代码

posted @ 2019-07-08 09:29 锅外的大佬 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏