概述

毫无疑问，Spring Cloud是目前微服务架构领域的翘楚，无数的书籍部落格都在讲解这个技术。不过大多数讲解还停留在对Spring Cloud功能使用的层面，其底层的很多原理，很多人可能并不知晓。因此本文将通过大量的手绘图，给大家谈谈Spring Cloud微服务架构的底层原理。

实际上，Spring Cloud是一个全家桶式的技术栈，包含了很多元件。本文先从其最核心的几个元件入手，来剖析一下其底层的工作原理。也就是Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul这几个元件。

一、业务场景介绍

先来给大家说一个业务场景，假设咱们现在开发一个电商网站，要实现支付订单的功能，流程如下：

建立一个订单之后，如果使用者立刻支付了这个订单，我们需要将订单状态更新为“已支付”扣减相应的商品库存通知仓储中心，进行发货给使用者的这次购物增加相应的积分针对上述流程，我们需要有订单服务、库存服务、仓储服务、积分服务。整个流程的大体思路如下：

使用者针对一个订单完成支付之后，就会去找订单服务，更新订单状态订单服务呼叫库存服务，完成相应功能订单服务呼叫仓储服务，完成相应功能订单服务呼叫积分服务，完成相应功能至此，整个支付订单的业务流程结束

下图这张图，清晰表明了各服务间的呼叫过程：

好！有了业务场景之后，咱们就一起来看看Spring Cloud微服务架构中，这几个元件如何相互协作，各自发挥的作用以及其背后的原理。

二、Spring Cloud核心元件：Eureka

咱们来考虑第一个问题：订单服务想要呼叫库存服务、仓储服务，或者是积分服务，怎么呼叫？

订单服务压根儿就不知道人家库存服务在哪台机器上啊！他就算想要发起一个请求，都不知道传送给谁，有心无力！这时候，就轮到Spring Cloud Eureka出场了。Eureka是微服务架构中的注册中心，专门负责服务的注册与发现。咱们来看看下面的这张图，结合图来仔细剖析一下整个流程：

如上图所示，库存服务、仓储服务、积分服务中都有一个Eureka Client元件，这个元件专门负责将这个服务的资讯注册到Eureka Server中。说白了，就是告诉Eureka Server，自己在哪台机器上，监听着哪个埠。而Eureka Server是一个注册中心，里面有一个登录档，储存了各服务所在的机器和埠号

订单服务里也有一个Eureka Client元件，这个Eureka Client元件会找Eureka Server问一下：库存服务在哪台机器啊？监听着哪个埠啊？仓储服务呢？积分服务呢？然后就可以把这些相关资讯从Eureka Server的登录档中拉取到自己本地快取起来。

这时如果订单服务想要呼叫库存服务，不就可以找自己本地的Eureka Client问一下库存服务在哪台机器？监听哪个埠吗？收到响应后，紧接着就可以传送一个请求过去，呼叫库存服务扣减库存的那个界面！同理，如果订单服务要呼叫仓储服务、积分服务，也是如法炮制。

总结一下：

Eureka Client：负责将这个服务的资讯注册到Eureka Server中Eureka Server：注册中心，里面有一个登录档，储存了各个服务所在的机器和埠号

三、Spring Cloud核心元件：Feign

现在订单服务确实知道库存服务、积分服务、仓库服务在哪里了，同时也监听着哪些埠号了。但是新问题又来了：难道订单服务要自己写一大堆程式码，跟其他服务建立网络连线，然后构造一个复杂的请求，接着传送请求过去，最后对返回的响应结果再写一大堆程式码来处理吗？

这是上述流程翻译的程式码片段，咱们一起来看看，体会一下这种绝望而无助的感受！！！

友情提示，前方高能：

看完上面那一大段程式码，有没有感到后背发凉、一身冷汗？实际上你进行服务间呼叫时，如果每次都手写程式码，程式码量比上面那段要多至少几倍，所以这个事儿压根儿就不是地球人能干的。

既然如此，那怎么办呢？别急，Feign早已为我们提供好了优雅的解决方案。来看看如果用Feign的话，你的订单服务呼叫库存服务的程式码会变成啥样？

看完上面的程式码什么感觉？是不是感觉整个世界都干净了，又找到了活下去的勇气！没有底层的建立连线、构造请求、解析响应的程式码，直接就是用注解定义一个 FeignClient界面，然后呼叫那个界面就可以了。人家Feign Client会在底层根据你的注解，跟你指定的服务建立连线、构造请求、发起靕求、获取响应、解析响应，等等。这一系列脏活累活，人家Feign全给你干了。

那么问题来了，Feign是如何做到这么神奇的呢？很简单，Feign的一个关键机制就是使用了动态代理。咱们一起来看看下面的图，结合图来分析：

首先，如果你对某个界面定义了@FeignClient注解，Feign就会针对这个界面建立一个动态代理接着你要是呼叫那个界面，本质就是会呼叫 Feign建立的动态代理，这是核心中的核心Feign的动态代理会根据你在界面上的@RequestMapping等注解，来动态构造出你要请求的服务的地址最后针对这个地址，发起请求、解析响应

四、Spring Cloud核心元件：Ribbon

说完了Feign，还没完。现在新的问题又来了，如果人家库存服务部署在了5台机器上，如下所示：

192.168.169:9000192.168.170:9000192.168.171:9000192.168.172:9000192.168.173:9000这下麻烦了！人家Feign怎么知道该请求哪台机器呢？

这时Spring Cloud Ribbon就派上用场了。Ribbon就是专门解决这个问题的。它的作用是负载均衡，会帮你在每次请求时选择一台机器，均匀的把请求分发到各个机器上Ribbon的负载均衡预设使用的最经典的Round Robin轮询算法。这是啥？简单来说，就是如果订单服务对库存服务发起10次请求，那就先让你请求第1台机器、然后是第2台机器、第3台机器、第4台机器、第5台机器，接着再来—个循环，第1台机器、第2台机器。。。以此类推。此外，Ribbon是和Feign以及Eureka紧密协作，完成工作的，具体如下：

首先Ribbon会从 Eureka Client里获取到对应的服务登录档，也就知道了所有的服务都部署在了哪些机器上，在监听哪些埠号。然后Ribbon就可以使用预设的Round Robin算法，从中选择一台机器Feign就会针对这台机器，构造并发起请求。对上述整个过程，再来一张图，帮助大家更深刻的理解：

五、Spring Cloud核心元件：Hystrix

在微服务架构里，一个系统会有很多的服务。以本文的业务场景为例：订单服务在一个业务流程里需要呼叫三个服务。现在假设订单服务自己最多只有100个执行绪可以处理请求，然后呢，积分服务不幸的挂了，每次订单服务呼叫积分服务的时候，都会卡住几秒钟，然后丢掷—个超时异常。

咱们一起来分析一下，这样会导致什么问题？

如果系统处于高并发的场景下，大量请求涌过来的时候，订单服务的100个执行绪都会卡在请求积分服务这块。导致订单服务没有一个执行绪可以处理请求然后就会导致别人请求订单服务的时候，发现订单服务也挂了，不响应任何请求了上面这个，就是微服务架构中恐怖的服务雪崩问题，如下图所示：

如上图，这么多服务互相呼叫，要是不做任何保护的话，某一个服务挂了，就会引起连锁反应，导致别的服务也挂。比如积分服务挂了，会导致订单服务的执行绪全部卡在请求积分服务这里，没有一个执行绪可以工作，瞬间导致订单服务也挂了，别人请求订单服务全部会卡住，无法响应。

但是我们思考一下，就算积分服务挂了，订单服务也可以不用挂啊！为什么？

我们结合业务来看：支付订单的时候，只要把库存扣减了，然后通知仓库发货就OK了如果积分服务挂了，大不了等他恢复之后，慢慢人肉手工恢复资料！为啥一定要因为一个积分服务挂了，就直接导致订单服务也挂了呢？不可以接受！现在问题分析完了，如何解决？

这时就轮到Hystrix闪亮登场了。Hystrix是隔离、熔断以及降级的一个框架。啥意思呢？说白了，Hystrix会搞很多个小小的执行绪池，比如订单服务请求库存服务是一个执行绪池，请求仓储服务是一个执行绪池，请求积分服务是一个执行绪池。每个执行绪池里的执行绪就仅仅用于请求那个服务。

打个比方：现在很不幸，积分服务挂了，会咋样？

当然会导致订单服务里的那个用来呼叫积分服务的执行绪都卡死不能工作了啊！但是由于订单服务呼叫库存服务、仓储服务的这两个执行绪池都是正常工作的，所以这两个服务不会受到任何影响。

这个时候如果别人请求订单服务，订单服务还是可以正常呼叫库存服务扣减库存，呼叫仓储服务通知发货。只不过呼叫积分服务的时候，每次都会报错。但是如果积分服务都挂了，每次呼叫都要去卡住几秒钟干啥呢？有意义吗？当然没有！所以我们直接对积分服务熔断不就得了，比如在5分钟内请求积分服务直接就返回了，不要去走网络请求卡住几秒钟，这个过程，就是所谓的熔断！

那人家又说，兄弟，积分服务挂了你就熔断，好歹你干点儿什么啊！别啥都不干就直接返回啊？没问题，咱们就来个降级：每次呼叫积分服务，你就在数据库里记录一条讯息，说给某某使用者增加了多少积分，因为积分服务挂了，导致没增加成功！这样等积分服务恢复了，你可以根据这些记录手工加一下积分。这个过程，就是所谓的降级。

为帮助大家更直观的理解，接下来用一张图，梳理一下Hystrix隔离、熔断和降级的全流程：

六、Spring Cloud核心元件：Zuul

说完了Hystrix，接着给大家说说最后一个元件：Zuul，也就是微服务闸道器。这个元件是负责网络路由的。不懂网络路由？行，那我给你说说，如果没有Zuul的日常工作会怎样？

假设你后台部署了几百个服务，现在有个前端兄弟，人家请求是直接从浏览器那儿发过来的。打个比方：人家要请求一下库存服务，你难道还让人家记着这服务的名字叫做inventory-service？部署在5台机器上？就算人家肯记住这一个，你后台可有几百个服务的名称和地址呢？难不成人家请求一个，就得记住一个？你要这样玩儿，那真是友谊的小船，说翻就翻！

上面这种情况，压根儿是不现实的。所以一般微服务架构中都必然会设计一个闸道器在里面，像android、ios、pc前端、微信小程式、H5等等，不用去关心后端有几百个服务，就知道有一个闸道器，所有请求都往闸道器走，闸道器会根据请求中的一些特征，将请求转发给后端的各个服务。

而且有一个闸道器之后，还有很多好处，比如可以做统一的降级、限流、认证授权、安全，等等。

七、总结：

最后再来总结一下，上述几个Spring Cloud核心元件，在微服务架构中，分别扮演的角色：

Eureka：各个服务启动时，Eureka Client都会将服务注册到Eureka Server，并且Eureka Client还可以反过来从Eureka Server拉取登录档，从而知道其他服务在哪里Ribbon：服务间发起请求的时候，基于Ribbon做负载均衡，从一个服务的多台机器中选择一台Feign：基于Feign的动态代理机制，根据注解和选择的机器，拼接请求URL地址，发起请求Hystrix：发起请求是通过Hystrix的执行绪池来走的，不同的服务走不同的执行绪池，实现了不同服务呼叫的隔离，避免了服务雪崩的问题Zuul：如果前端、移动端要呼叫后端系统，统一从Zuul闸道器进入，由Zuul闸道器转发请求给对应的服务以上就是我们通过一个电商业务场景，阐述了Spring Cloud微服务架构几个核心元件的底层原理。

文字总结还不够直观？没问题！我们将Spring Cloud的5个核心元件通过一张图串联起来，再来直观的感受一下其底层的架构原理：