Spring Clo چیست و چه کاربردی در زبان برنامه نویسی جاوا دارد؟

Spring Clo چیست و چه کاربردی در زبان برنامه نویسی جاوا دارد؟

Spring Clo مفاهیم اساسی و پیشرفته‌ای از Spring and Spring Boot Framework در زبان جاوا را ارائه می‌دهد. Spring Clo یک ماژول Spring است که ویژگی RAD (توسعه سریع برنامه) را در چارچوب Spring ارائه می‌دهد.

Spring Clo ابزاری را در اختیار توسعه دهندگان قرار می‌دهد تا برخی از الگوهای رایج در سیستم‌های توزیع شده را در جاوا به سرعت بسازند. به عنوان مثال، مدیریت پیکربندی، جستجوی سرویس، قطع کننده مدار، مسیریابی هوشمند، پراکسی میکرو، یک گذرگاه کنترل، قفل‌های جهانی، جلسات توزیع شده، حالت خوشه‌ای. قبل از یادگیری Spring Clo، باید دانش اولیه Spring و Spring Boot Framework را داشته باشید. Spring Clo چارچوبی برای ساختن برنامه‌های کاربردی قوی Cloud است. Spring Cloud در هنگام توسعه یک سیستم توزیع شده، یک راه حل برای الگوهای معمول پیدا می‌کند.

Spring Clo

چرا از Spring Clo استفاده می‌شود؟

چارچوب Spring Clo ابزاری کاربردی برای توسعه دهندگان ارائه می‌کند تا سریعاً یک برنامه Cloud قدرتمند بسازند. ما همچنین می‌توانیم برنامه‌های مبتنی بر Microservice را ایجاد کنیم، به عنوان مثال مسیریابی هوشمند، حالت خوشه، میکرو پروکسی، گذرگاه کنترل و غیره. با استفاده از Spring Cloud، یک توسعه دهنده می‌تواند به سرعت به توسعه خدمات و برنامه‌هایی که الگوهای طراحی را پیاده سازی می‌کنند، بپردازند. این الگوها در هر محیط توزیعی از جمله مراکز داده bear metal، لپ تاپ توسعه دهنده و سیستم عامل مدیریت شده مانند Cloud found ry به خوبی کار می‌کنند.

مراکز داده bear metal:

این یک سرور فیزیکی است که به یک شخصی که سرور را با اجاره استفاده می‌کند، اختصاص داده شده است. این حالت بین مشتریان به اشتراک گذاشته نمی‌شود. فرد اجاره کننده می‌تواند عملکرد را با توجه به نیازهای خود برای کار، امنیت و قابلیت اطمینان بهینه سازی کند. مراکز داده bear meta به عنوان سرور فیزیکی Single-tenant یا سرور اختصاصی مدیریت شده نیز شناخته می‌شوند. سیستم عاملی که مستقیماً روی این سرور نصب شده و عملکرد بهتری دارد.

Cloud found ry:

Cloud found ry یک بستر باز و Multi Clouds با عنوان یک سرویس PaaS است. شما می‌توانید برنامه خود را در زیرساخت‌های محاسباتی خود مستقر کنید.

ویژگی‌های Spring Clo

نکته مهم در مورد Spring Clo این است که مفهوم Spring Boot را در زبان جاوا ایجاد می‌کند. این سرویس بر روی برخی از عناصر مشترک چارچوب Spring ساخته شده است که دارای ویژگی‏های زیر است:

•    مسیریابی هوشمند و کشف سرویس
•    تماس سرویس به سرویس
•    تعادل بار
•    انتخابLeadership
•    قفل‌های سراسری
•    توزیع تنظیمات
•    توزیع پیام

Spring Clo

مسیریابی هوشمند و پیدا کردن سرویس:

هنگام ساخت یک Microservice در Spring Clo، نگرانی اصلی برای مقابله با دو Microservice اولیه وجود دارد: سرویس پیکربندی و سرویس کشف.

ارتباط بین هر سرویس وابستگی را نشان می‌دهد. کلیه خدمات به یکدیگر وابسته هستند. سرویس پیکربندی در بالا و سرویس‌های کشف در پایین قرار دارد. دو ریز سرویس در این بین وجود دارد که سرویس توصیه و سرویس فیلم است.

تماس‌های سرویس به سرویس:

این فرایند "چگونگی ارتباط میکروسرویس با سایر Microservices وابسته از طریق سرویس رجیستری یا سرور Eureka است." یک توالی وجود دارد که در تماس سرویس به سرویس دنبال می‌شود.

تعادل بار:

تعادل بار به طور کارآمد ترافیک شبکه را بین چندین سرور درونی یا مجموعه سرور توزیع می‌کند. هدف از توازن بار به حداکثر رساندن توان عملیاتی، به حداقل رساندن زمان پاسخ، افزایش کارایی و بهینه سازی استفاده از منابع است. از اضافه بار هر منبع واحد جلوگیری می‌کند. استفاده از چندین مؤلفه با توازن بار ممکن است قابلیت اطمینان و در دسترس بودن را از طریق یک بخش اضافی افزایش دهد.

Spring Clo

انتخاب Leadership:

انتخابLeadership به برنامه اجازه می‌دهد تا از طریق سیستم شخص ثالث روی برنامه دیگری کار کند. از انتخابLeadership برای تأمین حالت سراسری یا نظم سراسری بدون از قطع دسترسی، استفاده می‌شود.

قفل‌های جهانی:

قفل‌های جهانی برای اطمینان از دسترسی همزمان دو رشته به یک منبع به طور همزمان استفاده می‌شوند. برنامه نویس از مکانیزمی برای از حذف چنین وضعیتی استفاده می‌کند، قفل نامیده می‌شود. هر رشته ابتدا قفل نیاز دارد، با منابع کار می‌کند و قفل را برای رشته دیگر باز می‌کند.

توزیع تنظیمات:

توزیع تنظیمات برای پیکربندی تمام نمونه‏های Microservices است. Spring cloud config server یک پشتیبانی را در سمت مشتری برای پیکربندی خارجی توزیع تنظیمات ارائه می‌دهد. با پیکربندی‌های توزیع تنظیمات، یک مکان اصلی برای مدیریت ویژگی‏های خارجی برنامه‌ها در تمام محیط‏ها وجود دارد.

توزیع پیام:

سیستم توزیع پیام دارای قابلیت اطمینان، مقیاس پذیری و ماندگاری است. الگوی پیام رسانی در جاوا از مدل انتشار-اشتراک (Pub-Sub) پیروی می‌کند. در مدل Pub-Sub، فرستنده پیام را ناشر و گیرنده پیام را کمک کننده می‌نامند. Apache Kafka و RabbitMQ محبوب‌ترین سیستم پیام رسان با توان بالا هستند.

اجزای Spring clo شامل موارد زیر است:

•    پیکربندی

•    کشف سرویس

•    قطع کننده مدار

•    مسیریابی و پیام رسانی

•    API Gateway

•    ردیابی

خط لوله CI و آزمایش

Spring Clo

پیکربندی:

اجزای پیکربندی Spring Clo پشتیبانی از سمت سرور و سمت مشتری را برای پیکربندی خارجی در سیستم توزیع شده فراهم می‌کند. ما می‌توانیم خصوصیات خارجی را با سرور پیکربندی برای برنامه‌ها در هر محیطی مدیریت کنیم. سرور پیکربندی Spring Clo می‌تواند از Git، SVN (Apache Subversion) سیستم فایل و Vault برای ذخیره سازی پیکربندی استفاده کند. سرویس گیرنده پیکربندی (برنامه ریز سرویس) مشتری، پیکربندی را هنگام راه اندازی از سرور بازیابی می‌کند.

کشف سرویس:

کشف سرویس، تشخیص خودکار دستگاه‌ها و سرویس‌ها از طریق شبکه است؛ به عبارت دیگر، کشف سرویس، نحوه اتصال یک برنامه و Microservices در محیط توزیع شده است. پیاده سازی کشف سرویس شامل هر دو مؤلفه است:

•    سرور مرکزی که نمای کلی آدرس را حفظ می‌کند.

•    مشتریانی که به سرور مرکزی متصل می‌شوند می‌توانند آدرس را به روز کرده و بازیابی کنند.

دو الگوی کشف وجود دارد: کشف سمت مشتری و کشف سمت سرور

کشف سمت مشتری: در کشف سمت مشتری، مشتری وظیفه تعیین محل شبکه سرویس‌های موجود را بر عهده دارد. مشتری با استفاده از یک الگوریتم تعادل بار، یکی از سرویس‌های موجود را انتخاب کرده و درخواست خود را ارائه می‌دهد. Netflix OSS نمونه‌ای از الگوی کشف سمت مشتری است.

کشف سمت سرور: در کشف سمت سرور، مشتری درخواست HTTP را از طریق یک متوازن کننده بار به یک سرویس می‌دهد. متعادل کننده بار با رجیستری سرویس تماس گرفته و هر درخواست را به یک نمونه سرویس موجود هدایت می‌کند. مشابه کشف سمت مشتری، نمونه‌های خدمات ثبت شده و از ثبت خدمات خارج می‌شوند. AWS ELB (Elastic Load Balancer) نمونه‌ای از کشف سمت سرور است. ELB میزان ترافیک خارجی از اینترنت را متعادل می‌کند.

قطع کننده مدار:

نت فلیکس کتابخانه‌ای به نام Hystrix ایجاد کرده است. قطع کننده‌های مدار زمان باز و بسته شدن مدار را محاسبه می‌کنند تا مشخص کند در صورت خرابی چه کاری باید انجام دهند. هنگامی که همه سرویس‌ها در برهه‌ای از کار می‌افتند، قطع کننده مدار به آرامی از عهده این خرابی‌ها برمی آید. قطع کننده‌های مدار سه حالت OPEN و HALF-OPEN دارند.

حالت CLOSED: اگر قطع کننده مدار در حالت بسته باشد و همه تماس‌ها به ریز سرویس‌های تأمین کننده منتقل شود. بدون هیچ تأخیری پاسخ می‌دهد.

Spring Clo

حالت: OPEN قطع کننده مدار بدون اجرای عملکرد، خطاهای بازخوانی را برمی گرداند.

حالت HALF-OPEN: مدار با اتمام زمان اجرای یک عملکرد به حالت HALF-OPEN تبدیل می‌شود. این حالت آزمایش می‌کند که مشکل اساسی هنوز وجود دارد یا نه. این حالت یک مکانیسم نظارت و بازخورد است و یک تماس آزمایشی با Microservices تأمین کننده است تا بررسی کند که آیا بازیابی شده است. اگر تماس با تأمین کننده به پایان رسیده باشد، مدار در حالت OPEN باقی می‌ماند. اگر تماس موفقیت آمیز باشد، مدار به حالت بسته در می‏آید. قطع کننده مدار در هنگام HALF-OPEN تمام خطاهای خارجی را به خطا به سرویس برمی گرداند.

مسیریابی و پیام رسانی:

برنامه Cloud از بسیاری از Microservices تشکیل شده است بنابراین ارتباط بسیار حیاتی خواهد داشت. Spring Clo از طریق پیام رسانی یا درخواست HTTP از ارتباطات پشتیبانی می‌کند. مسیریابی از Netflix Ribbon و Open Feign در حالی که پیام رسانی از Kafka یا Rabbit MQ انجام می‏شود استفاده می‌کند.

:API Gateway

API Gateway به ما امکان می‌دهد تا درخواست API (خارجی یا داخلی) را برای اتصال به سرویس‌ها مسیریابی کنیم. همچنین یک کتابخانه برای ساخت یک API Gateway در بالای Spring MVC فراهم می‌کند. اهداف آن رفع نگرانی‌های گسترده‌ای از جمله امنیت و نظارت بر آن‌ها است.

ردیابی:

قابلیت دیگر Spring Clo ردیابی توزیع شده است. ردیابی یک درخواست واحد برای دریافت داده از برنامه است. ردیابی منجر به تعداد تصاعدی درخواست‌های ارسالی به Microservices می‌شود.

ما می‌توانیم کتابخانه Spring Cloud Sleuth را به پروژه خود اضافه کنیم تا ردیابی را فعال کنیم. Sleuth وظیفه ضبط زمان را دارد که برای آنالیز تأخیر زمانی استفاده می‌شود. ما می‌توانیم این زمان‌بندی را به Zipkin صادر کنیم.

Zipkin ابزاری برای ردیابی توزیع شده است که به ویژه برای تجزیه و تحلیل مشکل تأخیر زمانی در معماری Microservice طراحی شده است. این ابزار نقطه پایان HTTP مورد استفاده برای جمع آوری داده‌های ورودی را نشان می‌دهد.

در Microservices، حجم ترافیک ورودی بسیار زیاد است، بنابراین نمی‌توانیم فقط مقدار مشخصی از داده‌ها را جمع آوری کنیم. برای این منظور، Spring Cloud Sleuth سیاست نمونه گیری را ارائه می‌دهد. سیاست نمونه گیری به ما امکان می‌دهد چه میزان ترافیک ورودی برای تجزیه و تحلیل به Zipkin ارسال می‌شود.

خط لوله و آزمایش Cl:

ساخت، آزمایش و استقرار در سرویس‌های مختلف برای داشتن یک برنامه موفق بومی Cloud بسیار مهم است.

خط لوله Jenkins مجموعه‌ای از ابزار طراحی شده است که برای مدل سازی خط لوله انتقال ساده و پیشرفته‌تر را مانند کد استفاده می‏شود. تعریف خط لوله در یک فایل متنی به نام Jenkinsfile نوشته شده است.

خط لوله دارای دو حالت است: خط اخباری و خط متنی. این حالت‏ها به دو قسمت Steps و Stages تقسیم می‌شوند. Steps، بخش اصلی خط لوله هستند زیرا به سرور Jenkins می‌گویند چه کاری انجام دهد. Stages اصلی‌ترین قسمت خط لوله هستند. Stages به طور منطقی چند مرحله را که در صفحه نتیجه خط لوله نمایش داده می‌شوند، گروه بندی می‌کند.