Spring Cloud Alibaba：一站式微服務解決方案

ccm03發表於2024-12-08
SpringCloud微服務

一、簡介

Spring Cloud Alibaba（簡稱SCA） 是一個基於 Spring Cloud 構建的開源微服務框架，專為解決分散式系統中的服務治理、配置管理、服務發現、訊息匯流排等問題而設計。它整合了阿里巴巴開源的各種分散式服務技術，提供了一系列高效、靈活且易於使用的解決方案，幫助開發者更方便地搭建和管理微服務架構。

c381050b-3d0c-4adf-b653-d55a1e98601a​

‍

Spring Cloud Alibaba 是阿里巴巴結合自身豐富的微服務實踐而推出的微服務開發的一站式解決方案，是 Spring Cloud 第二代實現的主要組成部分。吸收了 Spring Cloud Netflix 微服務框架的核心架構思想，並進行了高效能改進。自 Spring Cloud Netflix 進入停更維護後，Spring Cloud Alibaba 逐漸代替它成為主流的微服務框架。

image​

‍

‍

‍二、發展

2.1 發展歷程

Spring Cloud Alibaba 是基於 Spring Cloud 生態系統的一個擴充套件，旨在為開發者提供更多雲原生應用的支援，特別是與阿里雲相關的功能。它結合了 Spring 的簡潔性和阿里雲的強大能力，幫助開發者輕鬆構建分散式系統。

1. 初始階段（2016年）

Spring Cloud Alibaba 的發展可以追溯到 2016 年，那時，阿里雲的產品團隊和 Spring 團隊開始合作，利用 Spring Cloud 的框架來實現微服務架構，並透過整合阿里雲的服務來增強 Spring Cloud 的功能。這一合作始於對 Spring Cloud 和 Dubbo（阿里雲的開源 RPC 框架）的整合需求。

  • 背景：阿里雲的開源框架如 Dubbo 和 Nacos 提供了高效能的微服務治理功能，而 Spring Cloud 是微服務架構中最受歡迎的開發框架之一。Spring Cloud Alibaba 應運而生，旨在將阿里雲的分散式服務與 Spring Cloud 系統結合，使開發者能夠更好地構建基於 Spring 的微服務架構。
  • 2016年：阿里巴巴開始全面擁抱 Spring Boot，並著手將自家中介軟體與 Spring Boot 整合，如開發 spring-boot-starter-sentinel​、spring-boot-starter-diamond​ 等 Starter。
2. Spring Cloud Alibaba 成立與釋出（2018年）
  • 2017年12月：Spring Cloud Alibaba 正式進入 Spring Cloud 孵化器，標誌著該專案正式對外公開。最初名為 spring-cloud-alibabacloud​，後來簡化為 spring-cloud-alibaba​。
  • 2018年7月：Spring Cloud Alibaba 正式開源，提供了 Nacos Config、Nacos Discovery、Sentinel 和 OSS 四個核心元件的支援。
  • 2018年10月：釋出首個版本 0.1.0 & 0.2.0，適配 Spring Cloud Edgware 和 Finchley 版本，增加了對 RocketMQ Binder 和 Bus RocketMQ 的支援。

2018 年，Spring Cloud Alibaba 的專案正式成立，併發布了第一個版本。這個版本實現了 Spring Cloud 與阿里雲核心技術的深度融合，尤其是將 Nacos（服務發現和配置管理平臺）、Sentinel（流量控制、熔斷降級框架）、RocketMQ（訊息中介軟體）等元件與 Spring Cloud 無縫整合。

  • 關鍵功能：

    • Nacos：服務發現與配置管理，提供動態配置和服務治理能力。
    • Sentinel：流量控制、熔斷、限流和降級等服務治理能力。
    • Dubbo：阿里開源的高效能 RPC 框架，支援微服務間的通訊。
    • RocketMQ：阿里雲的分散式訊息中介軟體，支援高併發、高可用的訊息傳輸。
3. 功能擴充套件與穩定（2019-2020年）
  • 2019年4月：釋出了 Preview Release 版本 0.9.0, 0.1.2 & 0.2.2，首次適配 Spring Cloud Greenwich，新增 Dubbo Spring Cloud 和 Seata 元件，實現了使用 Spring Cloud 客戶端呼叫 Dubbo 服務的功能。
  • 2019年7月24日：Spring Cloud 官方宣佈 Spring Cloud Alibaba 畢業，倉庫遷移至 Alibaba GitHub OSS 下，成為國內首個進入 Spring 社群的開源專案。
  • 2019年8月：釋出畢業後的第一個版本 1.5.0, 2.0.0 & 2.1.0，進一步增強了 Sentinel Gateway 模組等功能。
  • 2019年10月3日：Spring Cloud Alibaba 正式 "掛牌" Spring 官方，成為推薦的 Spring Cloud 規範實現之一。

Spring Cloud Alibaba 在初步釋出之後不斷完善和最佳化，逐步增加對更多阿里雲產品的支援，如：

  • Alibaba Cloud OSS（物件儲存服務） ：整合 OSS 進行檔案儲存管理。
  • Spring Cloud Alibaba 支援 Spring Boot 2.x：隨著 Spring Boot 2.x 的推出，Spring Cloud Alibaba 也在 2019 年開始支援該版本，提升了框架的相容性和效能。
  • 增強的 Dubbo 支援：支援 Dubbo 2.x 和 Spring Cloud 的無縫整合，進一步增強了 RPC 呼叫的能力。

在此期間，Spring Cloud Alibaba 團隊還針對微服務的高可用性、動態擴充套件性、以及高併發等方面進行了最佳化，完善了服務治理的相關能力。

4. 穩定版本釋出與生態完善（2021-2022年）

2021 年，Spring Cloud Alibaba 釋出了多個新版本，支援更多的阿里雲服務，並進一步加強與 Spring Cloud 生態的融合。

  • Nacos 與 Spring Cloud 相容性增強：Nacos 不僅增強了服務發現的能力，還為微服務提供了更全面的配置管理功能。
  • Sentinel 的進一步完善：Sentinel 在 Spring Cloud Alibaba 中的整合更加穩定，支援流量控制、熔斷、限流等特性，幫助微服務架構應對高併發壓力。
  • 統一配置中心：阿里雲的配置中心與 Spring Cloud 的配置功能進行深度整合，實現微服務系統的統一配置管理。
  • 阿里雲服務支援增強：對阿里雲的更多服務進行了整合，包括雲資料庫、雲端儲存、容器服務等，簡化了在 Spring Cloud 環境中使用阿里雲服務的複雜度。
5. 最新發展（2023年及以後）

2023 年及以後，Spring Cloud Alibaba 將繼續推動雲原生微服務架構的發展，進一步深化對阿里雲原生技術的支援。主要發展趨勢包括：

  • Spring Cloud Kubernetes 整合：隨著 Kubernetes 在容器化和微服務管理中的廣泛應用，Spring Cloud Alibaba 開始更加註重與 Kubernetes 的整合，提供自動化的容器管理、服務發現等功能。
  • 增強的容器支援與 CI/CD 流程最佳化：對容器和 CI/CD 流程的支援，進一步幫助企業在雲原生環境下構建高效的微服務應用。
  • 無伺服器架構支援：Spring Cloud Alibaba 可能會更好地支援無伺服器（Serverless）架構，幫助企業快速構建事件驅動、自動擴充套件的微服務系統。

‍

2.2 版本

Spring Cloud Alibaba 的版本發展歷程反映了該框架逐步增強與 Spring Cloud 生態系統的整合，同時加入了更多阿里雲原生技術的支援。以下是 Spring Cloud Alibaba 版本的主要發展歷程：

1. Spring Cloud Alibaba 1.x（2018年釋出）

釋出時間：2018年初

  • 背景：Spring Cloud Alibaba 作為 Spring Cloud 生態的一部分開始推出。該版本的釋出標誌著 Spring Cloud 與阿里雲原生技術的初步整合，主要目的是讓開發者可以在 Spring Cloud 中使用阿里雲的一些開源元件，如 Nacos（服務發現與配置管理）、Sentinel（流量控制與熔斷機制）、Dubbo（高效能 RPC 框架）等。

  • 主要特性：

    • Nacos 整合：為 Spring Cloud 提供服務發現、配置管理和動態配置功能。
    • Sentinel 整合：流量控制、熔斷、限流和降級功能整合。
    • Dubbo 整合：RPC 呼叫框架，支援微服務之間的高效能通訊。
    • RocketMQ 整合：訊息中介軟體支援。
    • Spring Boot 2.x 支援：支援 Spring Boot 2.x 版本，增強了相容性和穩定性。

2. Spring Cloud Alibaba 2.x（2019年釋出）

釋出時間：2019年中期

  • 背景：在 1.x 版本的基礎上，Spring Cloud Alibaba 2.x 增強了與 Spring Cloud 生態的相容性，推出了一些新的功能，尤其是對 Spring Cloud 和 Spring Boot 的整合進行了進一步最佳化。

  • 主要特性：

    • 對 Spring Cloud Hoxton 版本的支援：Spring Cloud Alibaba 2.x 支援 Spring Cloud Hoxton 版本，進一步增強了對 Spring Cloud 生態系統的適配。
    • Nacos 的增強：Nacos 成為了核心的服務發現和配置管理框架，並支援更加豐富的動態配置功能。
    • Sentinel 的功能增強：加入了更強大的流量控制和熔斷功能，提升了微服務的穩定性。
    • 對 Dubbo 2.x 的支援：進一步最佳化了對 Dubbo 2.x 的支援，增強了 RPC 框架的效能和穩定性。
    • Spring Cloud Stream 支援：對 Spring Cloud Stream 和訊息佇列的整合進一步增強，特別是與 RocketMQ 的深度融合。
    • CloudNative 特性：隨著容器化和 Kubernetes 的流行，Spring Cloud Alibaba 開始支援更多雲原生特性，提供對微服務架構的原生支援。

3. Spring Cloud Alibaba 2.2.x（2020年釋出）

釋出時間：2020年

  • 背景：Spring Cloud Alibaba 2.2.x 是對前一版本的持續最佳化和增強。隨著微服務架構的發展，Spring Cloud Alibaba 也增加了更多的雲原生支援功能。

  • 主要特性：

    • Nacos 服務發現與配置管理增強：進一步提升 Nacos 在大規模服務發現和動態配置管理方面的穩定性和效能。
    • Sentinel 控制檯增強：Sentinel 控制檯功能增強，提供更直觀的流量監控與控制功能。
    • 更好的 Spring Boot 2.3.x 支援：增強了對 Spring Boot 2.3.x 版本的支援，解決了一些相容性問題。
    • RocketMQ 3.x 整合：加強了與 RocketMQ 的整合，支援更多的訊息佇列場景。

4. Spring Cloud Alibaba 2.3.x（2021年釋出）

釋出時間：2021年

  • 背景：Spring Cloud Alibaba 2.3.x 是對 Spring Cloud Alibaba 2.x 系列的一個重要升級，增加了更多對 Spring Cloud 2020.x 版本的支援，同時加入了更多阿里雲技術棧的整合。

  • 主要特性：

    • 對 Spring Cloud 2020.x 版本的支援：增強了與 Spring Cloud 2020.x 版本的相容性。
    • Nacos 2.x 版本支援：支援 Nacos 2.x 版本，增加了更多的配置管理和服務治理能力，提升了分散式系統管理的可用性和靈活性。
    • Sentinel 流量控制能力提升：進一步增強了流量控制、熔斷、限流等機制，增加了更多對複雜微服務場景的支援。
    • Spring Cloud Kubernetes 整合：支援與 Kubernetes 的整合，更好地支援容器化和雲原生應用。

5. Spring Cloud Alibaba 3.x（2022年釋出）

釋出時間：2022年及以後

  • 背景：Spring Cloud Alibaba 3.x 是該框架的一個重要版本，加入了對更高版本 Spring Cloud 的支援，並強化了對容器化、Kubernetes 等雲原生技術的支援。

  • 主要特性：

    • Spring Cloud 2021.x 版本支援：開始支援 Spring Cloud 2021.x 版本，與 Spring Cloud 生態的相容性得到了進一步提升。
    • Nacos 3.0：推出了 Nacos 3.0 版本，進一步增強了服務發現、配置管理及動態配置的能力。
    • 微服務治理能力提升：繼續最佳化 Sentinel 在微服務治理中的表現，提升流量控制、熔斷等機制的效果。
    • Kubernetes 和容器支援加強：進一步最佳化與 Kubernetes 的整合，支援更高效的容器化部署和運維。

6. Spring Cloud Alibaba 4.x（預計未來發布）

未來版本預計會繼續增強與 Spring Cloud 和阿里雲服務的整合，特別是隨著雲原生技術的進一步發展，Spring Cloud Alibaba 可能會加入對更多雲服務、無伺服器架構、以及與其他雲平臺的支援。具體版本的釋出時間和特性將在後續釋出中確認。

‍

版本匹配

Spring Boot與Spring Cloud Alibaba及Spring Cloud版本對應：

  • Spring Boot 3.2.4：推薦使用Spring Cloud Alibaba 2023.0.1，對應的Spring Cloud版本為2023.0.1.0。
  • Spring Boot 3.2.0：推薦使用Spring Cloud Alibaba 2023.0.0，對應的Spring Cloud版本為2023.0.0.0-RC1。
  • Spring Boot 3.0.2：可以選擇Spring Cloud Alibaba 2022.0.0.0或2022.0.0.0-RC2，對應的Spring Cloud版本均為2022.0.0。

Spring Cloud Alibaba子元件版本對應：

  • Sentinel：版本從1.6.3至1.8.6，具體版本根據Spring Cloud Alibaba版本不同而變化。
  • Nacos：版本範圍覆蓋了1.1.1至2.3.2，同樣依據SCA版本選擇。
  • RocketMQ：版本從4.4.0至5.1.4，隨SCA版本更新而更新。
  • Dubbo：雖然表格中部分條目顯示“~”，但在某些版本中記錄了具體版本，如2.7.13、2.7.8等。
  • Seata：版本從0.7.1至1.7.0，依據SCA版本決定。

為了確保應用的穩定性和相容性，請根據您專案的Spring Boot版本，參考上述對應關係選擇合適的Spring Cloud Alibaba及其子元件版本。

‍

‍

三、特點

  1. 與 Spring Cloud 的無縫整合
    Spring Cloud Alibaba 基於 Spring Cloud 生態，繼承了 Spring Cloud 的優勢，且新增了阿里巴巴在分散式系統領域的優秀解決方案。
  2. 高可擴充套件性
    提供了豐富的微服務元件和靈活的擴充套件機制，適配大規模分散式系統需求。
  3. 高效能與高可用性
    整合了阿里巴巴開源的多個元件，確保微服務系統具有高效能和高可用性，特別是與高併發、大流量場景下的應用相容性。
  4. 簡化開發與運維
    提供一站式解決方案，減少開發和運維的複雜度，提升開發效率，降低系統維護成本。

‍

‍

四、主要元件

2c4768ba-5c04-4991-9f29-b031e8f845a7​

  1. Nacos (動態配置管理與服務發現)

    • 功能：Nacos 提供了分散式系統中常見的服務發現、服務健康檢查、配置管理等功能。
    • 使用場景：它支援微服務的註冊與發現，能動態載入和重新整理配置，適合雲原生應用。
    • 優點：支援多種語言客戶端，支援DNS、HTTP協議服務發現，易於擴充套件。

  2. Sentinel (流量控制與熔斷降級)

    • 功能：Sentinel 是一個輕量級的流量控制元件，支援限流、熔斷、降級等功能，能夠保障服務的穩定性。
    • 使用場景：常用於流量控制、熔斷與降級處理，確保在系統壓力過大的情況下，重要業務依舊能夠順暢執行。
    • 優點：支援流量控制的細粒度配置，靈活的自定義規則，提供豐富的監控和儀表盤。

  3. RocketMQ (訊息佇列)

    • 功能：RocketMQ 是一款分散式的、高效能的訊息佇列，支援事務訊息和大規模的訊息處理能力。
    • 使用場景：用於處理高併發、大流量的非同步訊息傳遞，常用於解耦服務、實現事件驅動架構等。
    • 優點：高吞吐、低延遲，支援順序訊息、事務訊息等高階特性，易於與 Spring Boot 配合使用。

  4. Dubbo (高效能 RPC 框架)

    • 功能：Dubbo 是阿里巴巴開源的一款高效能、輕量級的 RPC 框架，主要用於微服務之間的遠端通訊。
    • 使用場景：適用於高併發、高可用的分散式系統中的服務間呼叫，支援多種協議與註冊中心。
    • 優點：具有高效能的遠端過程呼叫（RPC）能力，支援介面負載均衡、容錯、自動服務發現等特性。

  5. Spring Cloud Alibaba Config (集中式配置管理)

    • 功能：為 Spring Cloud 提供集中式配置管理，支援動態重新整理和熱更新。
    • 使用場景：適用於多微服務共享配置的場景，可以將配置集中管理和分發，支援配置的動態重新整理與版本控制。

  6. Spring Cloud Alibaba Seata (分散式事務)

    • 功能：Seata 是一款分散式事務解決方案，能夠解決跨多個微服務的事務一致性問題。
    • 使用場景：適用於分散式系統中需要保證資料一致性的場景，如金融支付、訂單處理等。
    • 優點：提供了 AT、TCC、SAGA 等多種事務模式，支援微服務中的事務管理。

  7. Spring Cloud Alibaba TCC (分散式事務控制)

    • 功能：TCC 模式是 Seata 提供的一種分散式事務解決方案，提供了更多靈活的事務模型。
    • 使用場景：適用於需要強一致性保證的分散式事務場景，特別是在金融、電商等領域。

‍

‍

五、應用場景

Spring Cloud Alibaba 提供了一系列強大的元件和服務，適用於多種微服務應用場景。它不僅繼承了 Spring Cloud 的優秀特性，還結合了阿里巴巴在大規模分散式系統中的實踐和技術優勢。以下是 Spring Cloud Alibaba 的一些典型應用場景：

1. 電商行業

  • 大促活動：如雙11、618等大型促銷活動中，流量激增對系統的穩定性提出了極高要求。Spring Cloud Alibaba 可以透過限流降級（Sentinel）、分散式事務（Seata）等功能保障交易系統的穩定執行。
  • 庫存管理與訂單處理：利用 Nacos 的配置管理和服務發現功能，可以實現動態調整庫存策略和訂單分配邏輯，確保高併發情況下的資料一致性和準確性。

2. 金融領域

  • 支付清算：對於需要強一致性的支付業務，Seata 的分散式事務支援可以幫助實現跨多個服務的操作最終一致性，保證資金流轉的安全可靠。
  • 風控與合規：Sentinel 的熔斷降級機制可以在某些模組出現問題時快速響應，保護核心業務不受影響；同時，Nacos 的配置管理有助於靈活調整風險控制規則。

3. 網際網路服務

  • 內容分發網路 (CDN) ：藉助 RocketMQ 的高效訊息傳遞能力，可以構建實時的內容更新推送系統，加快資訊傳播速度。
  • 社交平臺：使用 Nacos 進行服務註冊與發現，簡化後端服務的部署和維護；Sentinel 則能有效防止熱點話題帶來的瞬時流量衝擊。

4. 物流配送

  • 路徑規劃與排程最佳化：透過 Seata 管理多倉庫間的貨物轉移任務，確保各環節之間的協調一致；同時利用 Sentinel 實現異常情況下的自動恢復。
  • 實時跟蹤與反饋：RocketMQ 支援海量日誌和位置資訊的收集，為使用者提供精準的包裹狀態查詢服務。

5. 物聯網 (IoT)

  • 裝置連線與資料採集：RocketMQ 的高吞吐量特性非常適合處理來自大量感測器或智慧終端的資料流。
  • 遠端監控與控制：基於 Nacos 的服務發現機制，可以輕鬆整合第三方硬體裝置，並透過統一介面進行管理和控制。

6. 企業資源計劃 (ERP) 系統

  • 模組化開發與整合：Spring Cloud Alibaba 提供了一套完整的工具鏈，幫助 ERP 開發者更方便地實現各個子系統的松耦合設計，便於後續擴充套件和升級。
  • 跨部門協作：利用 Nacos 和 Sentinel 協同工作，能夠促進不同部門間的資訊共享和流程自動化，提高整體運營效率。

7. 雲端計算平臺

  • 雲原生應用部署：Spring Cloud Alibaba 完美契合 Kubernetes 等容器編排平臺，提供了從基礎設施到業務邏輯的一站式解決方案。
  • 微服務治理：無論是 API 閘道器還是服務網格，Spring Cloud Alibaba 都能提供豐富的外掛和中介軟體來增強雲上應用的服務治理能力。

8. 教育科技

  • 線上學習平臺：透過 RocketMQ 快速同步課程資料和作業提交情況，提升師生互動體驗；同時，Nacos 和 Sentinel 確保平臺在高峰期也能穩定執行。
  • 考試測評系統：Seata 的分散式事務特性可以用於保證考試成績錄入等關鍵操作的準確無誤，而 Sentinel 則能在突發狀況下及時採取措施，不影響正常考試秩序。

Spring Cloud Alibaba 不僅適用於上述特定行業的應用場景，而且其靈活性和可擴充套件性使其成為任何希望採用微服務架構的企業或組織的理想選擇。無論是在構建新專案還是改造現有系統時，Spring Cloud Alibaba 都能提供堅實的技術支撐，幫助企業更快更好地達成數字化轉型的目標。

‍

‍

相關文章