微服务架构中的Redis

了解如何将Redis与Spring Cloud和Spring Data一起使用以提供配置服务器，消息代理和数据库。

Redis可以广泛用于微服务架构中。它可能是少数流行的软件解决方案之一，你的应用程序可以通过许多不同的方式来利用这些解决方案。根据要求，它可以充当主数据库，缓存或消息代理。虽然它也是键/值存储，但我们可以将其用作微服务体系结构中的配置服务器或发现服务器。尽管通常将其定义为内存中的数据结构，但我们也可以在持久模式下运行它。

通过这篇文章，我将结合我自己所掌握的和近期在优锐课学习到的知识，向你展示一些将Redis与基于Spring Boot和Spring Cloud框架构建的微服务一起使用的示例。这些应用程序将使用Redis发布/订阅，使用Redis作为缓存或主数据库，最后使用Redis作为配置服务器，彼此之间进行异步通信。这是说明所描述体系结构的图片。

 

Redis作为配置服务器

如果你已经使用Spring Cloud构建了微服务，则可能对Spring Cloud Config有所了解。它负责为微服务提供分布式配置模式。 不幸的是，Spring Cloud Config不支持将Redis作为属性源的后端存储库。这就是为什么我决定派生一个Spring Cloud Config项目并实现此功能的原因。我希望我的实现将很快包含在Spring Cloud的官方发行版中，我们如何使用它？很简单的。让我们来看看。

Spring Boot的当前SNAPSHOT版本是2.2.0.BUILD-SNAPSHOT，与用于Spring Cloud Config的版本相同。在构建Spring Cloud Config Server时，我们仅需要包括这两个依赖项，如下所示。

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.2.0.BUILD-SNAPSHOT</version>
</parent>
<artifactId>config-service</artifactId>
<groupId>pl.piomin.services</groupId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-config-server</artifactId>
        <version>2.2.0.BUILD-SNAPSHOT</version>
    </dependency>
</dependencies>

默认情况下，Spring Cloud Config Server使用一个Git存储库后端。 我们需要激活一个redisprofile来强制它使用Redis作为后端。 如果你的Redis实例侦听的地址不是localhost:6379，则需要使用spring.redis.*属性覆盖自动配置的连接设置。 这是我们的bootstrap.yml文件。

spring:
  application:
    name: config-service
  profiles:
    active: redis
  redis:
    host: 192.168.99.100

应用程序主类应使用@EnableConfigServer进行注释。

@SpringBootApplication
@EnableConfigServer
public class ConfigApplication {
    public static void main(String[] args) {
        new SpringApplicationBuilder(ConfigApplication.class).run(args);
    }
}

在运行应用程序之前，我们需要启动Redis实例。这是将其作为Docker容器运行并在端口6379上公开的命令。

$ docker run -d --name redis -p 6379:6379 redis

每个应用程序的配置都必须在键${spring.application.name}或${spring.application.name}-${spring.profiles.active[n]}可用。

我们必须使用与配置属性名称相对应的键来创建hash。我们的示例应用程序驱动程序管理使用三个配置属性：server.port用于设置HTTP侦听端口，spring.redis.host用于更改用作消息代理和数据库的默认Redis地址，以及sample.topic.name用于设置名称。微服务之间用于异步通信的主题。这是我们为使用RDBTools可视化的驱动程序管理创建的Redis hash的结构。

该可视化等效于运行Redis CLI命令HGETALL，该命令返回哈希中的所有字段和值。

>> HGETALL driver-management
{
  "server.port": "8100",
  "sample.topic.name": "trips",
  "spring.redis.host": "192.168.99.100"
}

在Redis中设置键和值并使用有效的redisprofile运行Spring Cloud Config Server之后，我们需要在客户端启用分布式配置功能。为此，我们只需要将spring-cloud-starter-config依赖项包含到每个微服务的thepom.xml中即可。

<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
</dependency>

我们使用Spring Cloud的最新稳定版本。

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>Greenwich.SR1</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

应用程序的名称是在启动时从属性spring.application.name获取的，因此我们需要提供以下bootstrap.yml文件。

spring:
  application:
    name: driver-management

Redis作为消息代理

现在，我们可以继续研究基于微服务的体系结构中Redis的第二个用例——消息代理。我们将实现一个典型的异步系统，如下图所示。在创建新行程并完成当前行程后，微服务行程管理会将通知发送到Redis Pub / Sub。该通知由预订特定频道的驾驶员管理和乘客管理两者接收。

我们的申请非常简单。我们只需要添加以下依赖项即可提供REST API并与Redis Pub / Sub集成。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

我们应该使用通道名称和发布者来注册bean。TripPublisher负责将消息发送到目标主题。

@Configuration
public class TripConfiguration {
    @Autowired
    RedisTemplate<?, ?> redisTemplate;
    @Bean
    TripPublisher redisPublisher() {
        return new TripPublisher(redisTemplate, topic());
    }
    @Bean
    ChannelTopic topic() {
        return new ChannelTopic("trips");
    }
}

TripPublisher 使用RedisTemplate将消息发送到主题。 发送之前，它将使用Jackson2JsonRedisSerializer将对象中的所有消息转换为JSON字符串。

public class TripPublisher {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(TripPublisher.class);
    RedisTemplate<?, ?> redisTemplate;
    ChannelTopic topic;
    public TripPublisher(RedisTemplate<?, ?> redisTemplate, ChannelTopic topic) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.redisTemplate.setValueSerializer(new Jackson2JsonRedisSerializer(Trip.class));
        this.topic = topic;
    }
    public void publish(Trip trip) throws JsonProcessingException {
        LOGGER.info("Sending: {}", trip);
        redisTemplate.convertAndSend(topic.getTopic(), trip);
    }
}

我们已经在发布方实现了逻辑。现在，我们可以在订户端进行实施。我们有两个微服务驱动程序管理和乘客管理，它们侦听旅行管理微服务发送的通知。我们需要定义RedisMessageListenerContainer bean并设置消息侦听器实现类。

@Configuration
public class DriverConfiguration {
    @Autowired
    RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;
    @Bean
    RedisMessageListenerContainer container() {
        RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
        container.addMessageListener(messageListener(), topic());
        container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return container;
    }
    @Bean
    MessageListenerAdapter messageListener() {
        return new MessageListenerAdapter(new DriverSubscriber());
    }
    @Bean
    ChannelTopic topic() {
        return new ChannelTopic("trips");
    }
}

负责处理传入通知的类需要实现MessageListenerinterface。 收到消息后，DriverSubscriber会将其从JSON反序列化为对象，并更改驱动程序的状态。

@Service
public class DriverSubscriber implements MessageListener {
    private final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(DriverSubscriber.class);
    @Autowired
    DriverRepository repository;
    ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] bytes) {
        try {
            Trip trip = mapper.readValue(message.getBody(), Trip.class);
            LOGGER.info("Message received: {}", trip.toString());
            Optional<Driver> optDriver = repository.findById(trip.getDriverId());
            if (optDriver.isPresent()) {
                Driver driver = optDriver.get();
                if (trip.getStatus() == TripStatus.DONE)
                    driver.setStatus(DriverStatus.WAITING);
                else
                    driver.setStatus(DriverStatus.BUSY);
                repository.save(driver);
            }
        } catch (IOException e) {
            LOGGER.error("Error reading message", e);
        }
    }
}

Redis作为主数据库

尽管使用Redis的主要目的是内存中缓存或作为键/值存储，但它也可以充当应用程序的主数据库。在这种情况下，值得在持久模式下运行Redis。

$ docker run -d --name redis -p 6379:6379 redis redis-server --appendonly yes

使用hash操作和mmap结构将实体存储在Redis中。每个实体都需要具有hash键和ID。

@RedisHash("driver")
public class Driver {
    @Id
    private Long id;
    private String name;
    @GeoIndexed
    private Point location;
    private DriverStatus status;
    // setters and getters ...
}

幸运的是，Spring Data Redis为Redis集成提供了众所周知的存储库模式。要启用它，我们应该使用@EnableRedisRepositories注释配置或主类。当使用Spring仓库模式时，我们不必自己构建对Redis的任何查询。

@Configuration
@EnableRedisRepositories
public class DriverConfiguration {
// logic ...
}

使用Spring Data存储库，我们不必构建任何Redis查询，只需遵循Spring Data约定的名称方法即可。有关更多详细信息，请参阅我以前的文章Spring Data Redis简介。出于示例目的，我们可以使用Spring Data内部实现的默认方法。这是驱动程序管理中存储库接口的声明。

public interface DriverRepository extends CrudRepository<Driver, Long> {}

不要忘记通过使用@EnableRedisRepositories注释主应用程序类或配置类来启用Spring Data存储库。

@Configuration
@EnableRedisRepositories
public class DriverConfiguration {
...
}

结论

微服务架构中Redis的使用案例多种多样。我刚刚介绍了如何轻松地将其与Spring Cloud和Spring Data一起使用以提供配置服务器，消息代理和数据库。Redis通常被认为是缓存存储，但是我希望阅读本文后你会对此有所改变。