如何在Ubuntu上构建Java微服务架构

在 Ubuntu 上构建 Java 微服务架构

一 环境准备与基础工具

• 系统建议：Ubuntu 20.04/22.04 LTS
• 安装基础工具与运行时：
  • 更新索引并安装 OpenJDK 11/17、Maven、Docker（可选：Docker Compose）
  • 命令示例：
    • sudo apt update && sudo apt install -y openjdk-17-jdk maven docker.io
    • 如需编排多容器：sudo apt install -y docker-compose
• 验证安装：
  • java -version（应显示 17 或 11）
  • mvn -v（应显示 3.8+）
  • docker --version、docker-compose --version
• 可选：配置 JAVA_HOME（以实际路径为准，示例为 OpenJDK 17）
  • echo ‘export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-17-openjdk-amd64’ >> /etc/profile
  • source /etc/profile
• 说明：Spring Boot/Spring Cloud 开发常用 JDK 11+ 与 Maven 3.8+，容器化部署建议配合 Docker 使用。

二 架构选型与最小组件

• 核心组件建议：
  • 服务注册与发现：Eureka（入门简单，适合单机/演示；生产可演进至 Consul/Nacos 等）
  • 配置中心：Spring Cloud Config Server（集中管理多环境配置）
  • API 网关：Spring Cloud Gateway（路由、过滤、负载均衡）
  • 服务间调用：OpenFeign（声明式客户端，配合负载均衡）
  • 运行时与打包：Spring Boot 3.x + Spring Cloud（Java 17+），或选择云原生框架 Quarkus/Micronaut/Helidon（启动快、内存占用低，适合容器与 K8s）
• 适用场景与取舍：
  • 追求生态与开发效率：优先 Spring Boot + Spring Cloud
  • 追求极致启动时间与云原生：优先 Quarkus/Micronaut/Helidon
  • 高并发与响应式编程：Vert.x
• 参考最小拓扑：
  • Eureka Server（注册中心，端口 8761）
  • Config Server（配置中心，端口 8888）
  • API Gateway（网关，端口 8080）
  • 业务服务 A/B（示例：用户、订单，端口 8081/8082）。

三 快速落地步骤 Spring Boot + Eureka + Feign + Gateway

• 步骤 1 初始化工程与依赖
  • 使用 Spring Initializr 创建三个项目：eureka-server、config-server、gateway；业务服务 user-service、order-service
  • 关键依赖（示例为 Maven）：
    • Eureka Server：spring-cloud-starter-netflix-eureka-server
    • Eureka Client：spring-cloud-starter-netflix-eureka-client
    • Config Client：spring-cloud-starter-config
    • Gateway：spring-cloud-starter-gateway
    • OpenFeign：spring-cloud-starter-openfeign
• 步骤 2 配置服务注册中心 Eureka
  • application.yml（eureka-server）：
    • server.port: 8761
    • eureka.client.registerWithEureka: false
    • eureka.client.fetchRegistry: false
  • 主类注解：@SpringBootApplication + @EnableEurekaServer
• 步骤 3 配置业务服务（注册到 Eureka）
  • bootstrap.yml（指明配置中心与名称，示例 user-service）：
    • spring.application.name: user-service
    • spring.cloud.config.uri: http://localhost:8888
  • application.yml（示例片段）：
    • server.port: 8081
    • eureka.client.serviceUrl.defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
  • 主类：@SpringBootApplication + @EnableEurekaClient
  • 控制器示例：
    • @RestController @RequestMapping(“/api/v1/users”)
      • public String hello() { return “Hello from user-service”; }
• 步骤 4 配置 API 网关
  • application.yml（gateway）：
    • server.port: 8080
    • spring.cloud.gateway.routes:
      • id: user-service uri: lb://USER-SERVICE predicates: Path=/users/**
      • id: order-service uri: lb://ORDER-SERVICE predicates: Path=/orders/**
    • eureka.client.serviceUrl.defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
  • 主类：@SpringBootApplication
• 步骤 5 服务间调用（Feign）
  • 在 consumer 模块添加依赖：spring-cloud-starter-openfeign
  • 启用：@EnableFeignClients
  • 声明客户端：
    • @FeignClient(“user-service”)
      • public interface UserClient {
        • @GetMapping(“/api/v1/users/hello”)
        • String hello();
      • }
  • 在控制器中注入并调用 UserClient#hello()
• 步骤 6 启动顺序
  • Eureka Server → Config Server → Gateway → 业务服务
  • 验证：
    • Eureka 控制台：http://localhost:8761
    • 网关路由：http://localhost:8080/users/hello（应转发到 user-service）

四 容器化与多服务编排

• 构建镜像（每个服务）
  • 示例 Dockerfile（基于 openjdk:17）：
    • FROM openjdk:17-jdk-slim
    • WORKDIR /app
    • COPY target/*.jar app.jar
    • EXPOSE 8080
    • ENTRYPOINT [“java”,“-jar”,“/app/app.jar”]
  • 构建与运行：
    • mvn clean package
    • docker build -t user-service:latest .
    • docker run -d -p 8081:8080 --name user-service user-service:latest
• 使用 Docker Compose 编排（示例 docker-compose.yml）
  • version: ‘3.8’
  • services:
    • eureka:
      • image: eureka-server:latest
      • ports: [“8761:8761”]
    • config:
      • image: config-server:latest
      • ports: [“8888:8888”]
      • depends_on: [“eureka”]
    • gateway:
      • image: gateway:latest
      • ports: [“8080:8080”]
      • depends_on: [“eureka”,“config”]
    • user-service:
      • image: user-service:latest
      • depends_on: [“eureka”,“config”]
    • order-service:
      • image: order-service:latest
      • depends_on: [“eureka”,“config”]
  • 启动：docker-compose up -d
• 说明：Compose 适合本地开发与演示；生产建议使用 Kubernetes 进行编排、滚动升级与健康检查。

五 生产就绪与扩展建议

• 配置与安全
  • 使用 Spring Cloud Config Server 管理多环境配置；敏感信息放入 Vault 或使用 K8s Secret
  • 开启 HTTPS、设置 JWT/OAuth2、启用 Rate Limiting 与 CORS 策略
• 可观测性
  • 日志：结构化日志（JSON），集中到 ELK/Loki
  • 指标与链路追踪：Micrometer + Prometheus/Grafana、Sleuth/Zipkin
• 弹性与容错
  • 在网关与服务侧引入 Resilience4j（熔断、重试、超时）
  • 数据库读写分离、缓存（如 Redis）、异步（如 RabbitMQ/Kafka）
• 部署与发布
  • 镜像仓库：Harbor 或云厂商仓库；CI/CD：GitHub Actions/GitLab CI
  • 蓝绿/金丝雀发布；健康检查与自动回滚
• 框架演进
  • 若需更快启动与更低内存，可将部分服务迁移至 Quarkus/Micronaut/Helidon，并基于 GraalVM 构建原生镜像以适配容器与 Serverless 场景。