Spring Cloud Bus 消息總線介紹

本文轉載自查看原文 2021-05-11 11:11 213 雲原生/ spring cloud/ 開源

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作者 | 洛夜
來源 | 阿里巴巴雲原生公眾號

在 Spring 生態中玩轉 RocketMQ 系列文章：

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Spring Cloud Bus 對自己的定位是 Spring Cloud 體系內的消息總線，使用 message broker 來連接分布式系統的所有節點。Bus 官方的 Reference 文檔比較簡單，簡單到連一張圖都沒有。

這是最新版的 Spring Cloud Bus 代碼結構(代碼量比較少)：

Bus 實例演示

在分析 Bus 的實現之前，我們先來看兩個使用 Spring Cloud Bus 的簡單例子。

1. 所有節點的配置新增

Bus 的例子比較簡單，因為 Bus 的 AutoConfiguration 層都有了默認的配置，只需要引入消息中間件對應的 Spring Cloud Stream 以及 Spring Cloud Bus 依賴即可，之后所有啟動的應用都會使用同一個 Topic 進行消息的接收和發送。

Bus 對應的 Demo 已經放到了 github 上，該 Demo 會模擬啟動 5 個節點，只需要對其中任意的一個實例新增配置項，所有節點都會新增該配置項。

Demo 地址：https://github.com/fangjian0423/rocketmq-binder-demo/tree/master/rocketmq-bus-demo

訪問任意節點提供的 Controller 提供的獲取配置的地址（key 為hangzhou）：

curl -X GET 'http://localhost:10001/bus/env?key=hangzhou'

所有節點返回的結果都是 unknown，因為所有節點的配置中沒有hangzhou這個 key。

Bus 內部提供了EnvironmentBusEndpoint這個 Endpoint 通過 message broker 用來新增/更新配置。

訪問任意節點該 Endpoint 對應的 url: /actuator/bus-env?name=hangzhou&value=alibaba 進行配置項的新增（比如訪問 node1 的url）：

curl -X POST 'http://localhost:10001/actuator/bus-env?name=hangzhou&value=alibaba' -H 'content-type: application/json'

然后再次訪問所有節點/bus/env獲取配置：

$ curl -X GET 'http://localhost:10001/bus/env?key=hangzhou'
unknown%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10002/bus/env?key=hangzhou'
unknown%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10003/bus/env?key=hangzhou'
unknown%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10004/bus/env?key=hangzhou'
unknown%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10005/bus/env?key=hangzhou'
unknown%
~ ⌚
$ curl -X POST 'http://localhost:10001/actuator/bus-env?name=hangzhou&value=alibaba' -H 'content-type: application/json'
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10005/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10004/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10003/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10002/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10001/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%

可以看到，所有節點都新增了一個 key 為hangzhou的配置，且對應的 value 是alibaba。這個配置項是通過 Bus 提供的 EnvironmentBusEndpoint 完成的。

這里引用程序猿DD 畫的一張圖片，Spring Cloud Config 配合 Bus 完成所有節點配置的刷新來描述之前的實例(本文實例不是刷新，而是新增配置，但是流程是一樣的)：

2. 部分節點的配置修改

比如在 node1 上指定 destination 為 rocketmq-bus-node2 ( node2 配置了 spring.cloud.bus.id 為rocketmq-bus-node2:10002，可以匹配上) 進行配置的修改：

curl -X POST 'http://localhost:10001/actuator/bus-env/rocketmq-bus-node2?name=hangzhou&value=xihu' -H 'content-type: application/json'

訪問/bus/env 獲取配置(由於在 node1 上發送消息，Bus 也會對發送方的節點 node1 進行配置修改)：

~ ⌚
$ curl -X POST 'http://localhost:10001/actuator/bus-env/rocketmq-bus-node2?name=hangzhou&value=xihu' -H 'content-type: application/json'
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10005/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10004/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10003/bus/env?key=hangzhou'
alibaba%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10002/bus/env?key=hangzhou'
xihu%
~ ⌚
$ curl -X GET 'http://localhost:10001/bus/env?key=hangzhou'
xihu%

可以看到，只有 node1 和 node2 修改了配置，其余的 3 個節點配置未改變。

Bus 的實現

1. Bus 概念介紹

1）事件

Bus 中定義了遠程事件RemoteApplicationEvent，該事件繼承了 Spring 的事件ApplicationEvent，而且它目前有 4 個具體的實現：

EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent：遠程環境變更事件。主要用於接收一個 Map<String,String> 類型的數據並更新到 Spring 上下文中 Environment 中的事件。文中的實例就是使用這個事件並配合 EnvironmentBusEndpoint 和 EnvironmentChangeListener 完成的。
AckRemoteApplicationEvent：遠程確認事件。Bus 內部成功接收到遠程事件后會發送回AckRemoteApplicationEvent確認事件進行確認。
RefreshRemoteApplicationEvent: 遠程配置刷新事件。配合 @RefreshScope 以及所有的 @ConfigurationProperties注解修飾的配置類的動態刷新。
UnknownRemoteApplicationEvent：遠程未知事件。Bus 內部消息體進行轉換遠程事件的時候如果發生異常會統一包裝成該事件。

Bus 內部還存在一個非RemoteApplicationEvent事件 -SentApplicationEvent消息發送事件，配合 Trace 進行遠程消息發送的記錄。

這些事件會配合ApplicationListener進行操作，比如EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent配了EnvironmentChangeListener進行配置的新增/修改：

public class EnvironmentChangeListener
        implements ApplicationListener<EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent> {
    private static Log log = LogFactory.getLog(EnvironmentChangeListener.class);
    @Autowired
    private EnvironmentManager env;
    @Override
    public void onApplicationEvent(EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent event) {
        Map<String, String> values = event.getValues();
        log.info("Received remote environment change request. Keys/values to update "
                + values);
        for (Map.Entry<String, String> entry : values.entrySet()) {
            env.setProperty(entry.getKey(), entry.getValue());
        }
    }
}

收到其它節點發送來EnvironmentChangeRemoteApplicationEven事件之后調用EnvironmentManager#setProperty進行配置的設置，該方法內部針對每一個配置項都會發送一個EnvironmentChangeEvent事件，然后被ConfigurationPropertiesRebinder所監聽，進行 rebind 操作新增/更新配置。

2）Actuator Endpoint

Bus 內部暴露了 2 個 Endpoint，分別是EnvironmentBusEndpoint和RefreshBusEndpoint，進行配置的新增/修改以及全局配置刷新。它們對應的 Endpoint id 即 url 是 bus-env和bus-refresh。

3）配置

Bus 對於消息的發送必定涉及到 Topic、Group 之類的信息，這些內容都被封裝到了BusProperties中，其默認的配置前綴為spring.cloud.bus，比如：

spring.cloud.bus.refresh.enabled用於開啟/關閉全局刷新的 Listener。
spring.cloud.bus.env.enabled 用於開啟/關閉配置新增/修改的 Endpoint。
spring.cloud.bus.ack.enabled 用於開啟開啟/關閉AckRemoteApplicationEvent事件的發送。
spring.cloud.bus.trace.enabled 用於開啟/關閉息記錄 Trace 的 Listener。

消息發送涉及到的 Topic 默認用的是springCloudBus，可以配置進行修改，Group 可以設置成廣播模式或使用 UUID 配合 offset 為 lastest 的模式。

每個 Bus 應用都有一個對應的 Bus id，官方取值方式較復雜：

${vcap.application.name:${spring.application.name:application}}😒{vcap.application.instance_index:${spring.application.index:${local.server.port:${server.port:0}}}}😒{vcap.application.instance_id:${random.value}}

建議手動配置 Bus id，因為 Bus 遠程事件中的 destination 會根據 Bus id 進行匹配：

spring.cloud.bus.id=${spring.application.name}-${server.port}

2. Bus 底層分析

Bus 的底層分析無非牽扯到這幾個方面：

消息是如何發送的
消息是如何接收的
destination 是如何匹配的
遠程事件收到后如何觸發下一個 action

BusAutoConfiguration自動化配置類被@EnableBinding(SpringCloudBusClient.class)所修飾。

@EnableBinding的用法在文章《Spring Cloud Stream 體系及原理介紹》中已經說明，且它的 value 為SpringCloudBusClient.class，會在SpringCloudBusClient中基於代理創建出 input 和 output 的DirectChannel：

public interface SpringCloudBusClient {
    String INPUT = "springCloudBusInput";
    String OUTPUT = "springCloudBusOutput";
    @Output(SpringCloudBusClient.OUTPUT)
    MessageChannel springCloudBusOutput();
    @Input(SpringCloudBusClient.INPUT)
    SubscribableChannel springCloudBusInput();
}

springCloudBusInput 和 springCloudBusOutput 這兩個 Binding 的屬性可以通過配置文件進行修改（比如修改 topic）：

spring.cloud.stream.bindings:
  springCloudBusInput:
    destination: my-bus-topic
  springCloudBusOutput:
    destination: my-bus-topic

消息的接收和發送：

// BusAutoConfiguration
@EventListener(classes = RemoteApplicationEvent.class) // 1
public void acceptLocal(RemoteApplicationEvent event) {
    if (this.serviceMatcher.isFromSelf(event)
            && !(event instanceof AckRemoteApplicationEvent)) { // 2
        this.cloudBusOutboundChannel.send(MessageBuilder.withPayload(event).build()); // 3
    }
}
@StreamListener(SpringCloudBusClient.INPUT) // 4
public void acceptRemote(RemoteApplicationEvent event) {
    if (event instanceof AckRemoteApplicationEvent) {
        if (this.bus.getTrace().isEnabled() && !this.serviceMatcher.isFromSelf(event)
                && this.applicationEventPublisher != null) { // 5
            this.applicationEventPublisher.publishEvent(event);
        }
        // If it's an ACK we are finished processing at this point
        return;
    }
    if (this.serviceMatcher.isForSelf(event)
            && this.applicationEventPublisher != null) { // 6
        if (!this.serviceMatcher.isFromSelf(event)) { // 7
            this.applicationEventPublisher.publishEvent(event);
        }
        if (this.bus.getAck().isEnabled()) { // 8
            AckRemoteApplicationEvent ack = new AckRemoteApplicationEvent(this,
                    this.serviceMatcher.getServiceId(),
                    this.bus.getAck().getDestinationService(),
                    event.getDestinationService(), event.getId(), event.getClass());
            this.cloudBusOutboundChannel
                    .send(MessageBuilder.withPayload(ack).build());
            this.applicationEventPublisher.publishEvent(ack);
        }
    }
    if (this.bus.getTrace().isEnabled() && this.applicationEventPublisher != null) { // 9
        // We are set to register sent events so publish it for local consumption,
        // irrespective of the origin
        this.applicationEventPublisher.publishEvent(new SentApplicationEvent(this,
                event.getOriginService(), event.getDestinationService(),
                event.getId(), event.getClass()));
    }
}

利用 Spring 事件的監聽機制監聽本地所有的RemoteApplicationEvent遠程事件(比如bus-env會在本地發送EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent事件，bus-refresh會在本地發送RefreshRemoteApplicationEvent事件，這些事件在這里都會被監聽到)。
判斷本地接收到的事件不是AckRemoteApplicationEvent遠程確認事件(不然會死循環，一直接收消息，發送消息...)以及該事件是應用自身發送出去的(事件發送方是應用自身)，如果都滿足執行步驟 3。
構造 Message 並將該遠程事件作為 payload，然后使用 Spring Cloud Stream 構造的 Binding name 為 springCloudBusOutput 的 MessageChannel 將消息發送到 broker。

4.@StreamListener注解消費 Spring Cloud Stream 構造的 Binding name 為 springCloudBusInput 的 MessageChannel，接收的消息為遠程消息。

如果該遠程事件是AckRemoteApplicationEvent遠程確認事件並且應用開啟了消息追蹤 trace 開關，同時該遠程事件不是應用自身發送的(事件發送方不是應用自身，表示事件是其它應用發送過來的)，那么本地發送AckRemoteApplicationEvent遠程確認事件表示應用確認收到了其它應用發送過來的遠程事件，流程結束。
如果該遠程事件是其它應用發送給應用自身的(事件的接收方是應用自身)，那么進行步驟 7 和 8，否則執行步驟 9。
該遠程事件不是應用自身發送(事件發送方不是應用自身)的話，將該事件以本地的方式發送出去。應用自身一開始已經在本地被對應的消息接收方處理了，無需再次發送。
如果開啟了AckRemoteApplicationEvent遠程確認事件的開關，構造AckRemoteApplicationEvent事件並在遠程和本地都發送該事件(本地發送是因為步驟 5 沒有進行本地AckRemoteApplicationEvent事件的發送，也就是自身應用對自身應用確認; 遠程發送是為了告訴其它應用，自身應用收到了消息)。
如果開啟了消息記錄 Trace 的開關，本地構造並發送SentApplicationEvent事件。

bus-env觸發后所有節點的EnvironmentChangeListener監聽到了配置的變化，控制台都會打印出以下信息：

o.s.c.b.event.EnvironmentChangeListener  : Received remote environment change request. Keys/values to update {hangzhou=alibaba}

如果在本地監聽遠程確認事件 AckRemoteApplicationEvent，都會收到所有節點的信息，比如 node5 節點的控制台監聽到的 AckRemoteApplicationEvent事件如下：

ServiceId [rocketmq-bus-node5:10005] listeners on {"type":"AckRemoteApplicationEvent","timestamp":1554124670484,"originService":"rocketmq-bus-node5:10005","destinationService":"**","id":"375f0426-c24e-4904-bce1-5e09371fc9bc","ackId":"750d033f-356a-4aad-8cf0-3481ace8698c","ackDestinationService":"**","event":"org.springframework.cloud.bus.event.EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent"}
ServiceId [rocketmq-bus-node5:10005] listeners on {"type":"AckRemoteApplicationEvent","timestamp":1554124670184,"originService":"rocketmq-bus-node1:10001","destinationService":"**","id":"91f06cf1-4bd9-4dd8-9526-9299a35bb7cc","ackId":"750d033f-356a-4aad-8cf0-3481ace8698c","ackDestinationService":"**","event":"org.springframework.cloud.bus.event.EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent"}
ServiceId [rocketmq-bus-node5:10005] listeners on {"type":"AckRemoteApplicationEvent","timestamp":1554124670402,"originService":"rocketmq-bus-node2:10002","destinationService":"**","id":"7df3963c-7c3e-4549-9a22-a23fa90a6b85","ackId":"750d033f-356a-4aad-8cf0-3481ace8698c","ackDestinationService":"**","event":"org.springframework.cloud.bus.event.EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent"}
ServiceId [rocketmq-bus-node5:10005] listeners on {"type":"AckRemoteApplicationEvent","timestamp":1554124670406,"originService":"rocketmq-bus-node3:10003","destinationService":"**","id":"728b45ee-5e26-46c2-af1a-e8d1571e5d3a","ackId":"750d033f-356a-4aad-8cf0-3481ace8698c","ackDestinationService":"**","event":"org.springframework.cloud.bus.event.EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent"}
ServiceId [rocketmq-bus-node5:10005] listeners on {"type":"AckRemoteApplicationEvent","timestamp":1554124670427,"originService":"rocketmq-bus-node4:10004","destinationService":"**","id":"1812fd6d-6f98-4e5b-a38a-4b11aee08aeb","ackId":"750d033f-356a-4aad-8cf0-3481ace8698c","ackDestinationService":"**","event":"org.springframework.cloud.bus.event.EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent"}

那么回到本章節開頭提到的 4 個問題，我們分別做一下解答：

消息是如何發送的: 在BusAutoConfiguration#acceptLocal方法中通過 Spring Cloud Stream 發送事件到springCloudBustopic 中。
消息是如何接收的: 在BusAutoConfiguration#acceptRemote方法中通過 Spring Cloud Stream 接收springCloudBustopic 的消息。
destination 是如何匹配的: 在BusAutoConfiguration#acceptRemote方法中接收遠程事件方法里對 destination 進行匹配。
遠程事件收到后如何觸發下一個 action: Bus 內部通過 Spring 的事件機制接收本地的RemoteApplicationEvent具體的實現事件再做下一步的動作(比如EnvironmentChangeListener接收了EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent事件，RefreshListener接收了RefreshRemoteApplicationEvent事件)。

總結

Spring Cloud Bus 自身內容還是比較少的，不過還是需要提前了解 Spring Cloud Stream 體系以及 Spring 自身的事件機制，在此基礎上，才能更好地理解 Spring Cloud Bus 對本地事件和遠程事件的處理邏輯。

目前 Bus 內置的遠程事件較少，大多數為配置相關的事件，我們可以繼承RemoteApplicationEvent並配合@RemoteApplicationEventScan注解構建自身的微服務消息體系。

作者簡介

方劍（花名：洛夜），GitHub ID @fangjian0423，開源愛好者，阿里巴巴高級開發工程師，阿里雲產品 EDAS 開發，Spring Cloud Alibaba 開源項目負責人之一。

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