Spring Bootハンズオン～Spring Bootで作るマイクロサービスアーキテクチャ！ #jjug_ccc #ccc_r53

[R5-3] Spring Bootハンズオン
∼Spring Bootで作る
マイクロサービスアーキテクチャ！
槙俊明 (@making)
JJUG CCC 2014 Fall 2014-11-15

ハッシュタグ
#jjug_ccc #ccc_r53

自己紹介
• @making
• http://blog.ik.am
• ガチSpringユーザー

http://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-1865-4

コンテンツ
• Spring Bootとは?
• マイクロサービスアーキテクチャとは?
• マイクロサービスアーキテクチャのためのNetflix OSS群
• 演習1 Spring Bootで「URL短縮サービス」を作る
• Spring Cloudとは？
• 演習2 Spring Cloud Configで動的コンフィギュレーション
• 演習3 Spring Cloud Netflixでマイクロサービスアーキテク
チャ構築

演習のゴール
URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
load balancer(Ribbon)
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
Config
Repository
(Gitbucket)

演習のゴール
URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
Config
Repository
(Gitbucket)
演習1

演習のゴール
URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
Config
Repository
(Gitbucket)
演習2
演習1

演習のゴール
URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
Config
Repository
(Gitbucket)
演習2
演習1
演習3

Spring Bootとは？
フレームワークというよりプラットフォーム
現在1.1.9.RELEASE
簡単に言うと、Spring Framework
でアプリケーションを簡単に作る
ための仕組み
もうすぐ1.2.0

Spring Bootを使うことで・・
モダンでいけてるJava
アプリケーションを
簡単に構築できる

Spring Bootの特徴
• あらかじめオススメの組み合わせが決
まる
• 依存ライブラリを同梱するだけで自動
で設定が決まる
• 組み込みサーバーを同梱し、アプリを
即実行可能アプリケーション自体は
Spring MVCやSpring Batchで書く

Spring Bootの特徴
• あらかじめオススメの組み合わせが決
まる
• 依存ライブラリを同梱するだけで自動
で設定が決まる
• 組み込みサーバーを同梱し、アプリを
即実行可能アプリケーション自体は
Spring MVCやSpring Batchで書く
小さなアプリを迅速に開発&
デプロイするのに向いている
(≠ 大きなアプリに向かない)

<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>1.1.5.RELEASE</version>
</parent>
<dependencies>
<dependency>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>

この設定を追加
するだけ

いろいろな依存関係が追加され
ている

package com.example;
!
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
!
@RestController
@EnableAutoConfiguration
public class App {
!
@RequestMapping("/")
String home() {
return "Hello World!";
}
!
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(App.class, args);
}
}
魔法のアノテーション
mainメソッドでアプリ実行

まずは実行
• 実行方法は2通り
または
$ mvn spring-boot:run
$ gradle bootRun Gradleの場合

http://localhost:8080 にアクセス

マイクロサービスアーキテクチャ
• 小さなサービスを組み合わせて1つ
のアプリケーションを作成するア
プローチ
• サービス間はメッセージング
(HTTP/AMQP等)で通信

• James Lewisが2012年に発表した
「Java, the Unix way」
という発表がマイクロサービスアーキテク
チャの始まり。
• http://2012.33degree.org/talk/show/67
マイクロサービスアーキテクチャの出典

マイクロサービスアーキテクチャの出典
• Martin Fowler氏と共著で書いた記
事「Microservices」で有名に
• http://martinfowler.com/articles/microservices.html

Java, the Unix way (1/4)
• 1つの機能だけ持つ、多くの小さなア
プリケーションで構成
• 全て頭に入っている/使い捨てできるく
らいに十分小さいサイズ
Small with Single Responsibility
http://www.slideshare.net/SpringCentral/springboot-groovyより

•組み込みコンテナ(APサーバー)
•実行可能jar
•パッケージマネージャ(RPM等)でインストール
•Unixのサービススクリプトで実行
Containerless Unix Process

•1アプリ1リポジトリ
•共通モジュールは外出し(OSSラ
イブラリのような扱い)
Dedicated VCS roots

•アプリ内メトリクス
•ヘルスチェック
•外部のウォッチドッグプロセス
•必要に応じてスケール
Status Aware and Auto-Scaling

Spring Bootは
「Java, the Unix way」
のほとんどの要素を満
たしている！

http://techlife.cookpad.com/entry/2014/09/08/093000

http://www.publickey1.jp/blog/14/post_246.html

2014年バスワード大賞
有力候補(適当)
IoTと良い争い?(笑)

伝統的なアーキテクチャ
http://www.infoq.com/articles/microservices-intro より図を拝借
モノリシックアーキテクチャ

システムが大きくなると、全体
を把握するのが大変で、保守が
難しい。

難しい。
技術の変更は難しい(リスキー)
=ほぼ全体書き換え

難しい。
技術の変更は難しい(リスキー)
=ほぼ全体書き換え
技術的に発展的成長が難しい
アーキテクチャ

Single Responsibility Principle (SRP)
に基づきドメイン単位でサービスを分割す

HTTPやAMQPで通信

HTTPやAMQPで通信
Amazon
Netﬁlx
eBay
などが採用

マイクロサービスアーキテクチャの
メリット・デメリット
メリットデメリット
自担当のサービスのコードを
理解しやすい
システム全体を見なくなる
新しい技術を採用しやすい・
失敗してもやり直しやすい
分散システムの整合をとる
のが難しい
サービス単位でスケールできる
サービス間の通信オーバー
ヘッドがある
1
ーク等
他サービスの障害をふまえ
た設計が必要
IDE

マイクロサービスアーキテクチャの
メリット・デメリット
メリットデメリット
自担当のサービスのコードを
理解しやすい
システム全体を見なくなる
新しい技術を採用しやすい・
失敗してもやり直しやすい
分散システムの整合をとる
のが難しい
サービス単位でスケールできる
サービス間の通信オーバー
ヘッドがある
1
ーク等
他サービスの障害をふまえ
た設計が必要
IDE
Service Registration and Discovery
Distributed Conﬁguration
Load Balancing
Circuit Breaker

Netﬂix社の例
• すでにマイクロサービスアーキテクチャを用いてサービス
を運用
• マイクロサービスアーキテクチャに必要ないくつかのデザ
インパターンを実装してOSSに公開
• Service registration and discovery
• Routing
• Load balancing
• Circuit Breaker
• …

Netﬂix OSS
http://netﬂix.github.io/

Eureka
各サービスの登録・検出を担う。各サービスはそれぞ
れのサービスのIP/PORTを知らなくて良くなる。
負荷分散やフェールオバー等に用いられる。
https://github.com/Netﬂix/eureka

AWSのELBはフロントエンドの負荷分散向けであるが、
Eurekaはミドルウェア間の負荷分散に対応
AWSのマルチAZで複製可能

30秒毎のheartbeat
AWSのELBはフロントエンドの負荷分散向けであるが、
Eurekaはミドルウェア間の負荷分散に対応
AWSのマルチAZで複製可能

Hystrix
Circuit Breakerパターンを実現する処理を
コマンドパターンで実装するライブラリ
https://github.com/Netﬂix/Hystrix

Circuit Breakerパターン
• 障害が起きているサービスにアク
セスし続けることで、他のサービ
スへの障害へ伝播することを防ぐ。
→ 一定期間でエラーやタイムア
ウトのしきい値を超えたら、そ
の処理を常にエラーにする。

http://springinpractice.com/2010/07/06/annotation-based-circuit-breakers-with-spring
正常
エラーやタイムアウトがしきい
値を超えるとリクエストを遮断
する状態に移行する
時間が経過すると、正常
に戻っているか確認

Turbine
Hystrixのイベントストリームを集約する
https://github.com/Netﬂix/turbine

Ribbon
クライアントサイドでロードバランス(ラウンドロ
ビン)するためのライブラリ。EurekaやHTTP/TCP/
UDPクライアントと連携する。
https://github.com/Netﬂix/ribbon

Zuul
Java製ルーター&サーバーサイドロードバランサ
https://github.com/Netﬂix/zuul

マイクロサービス界のFizzBuzz
• 「URL短縮サービス」をいかに簡単
に作成できるか？がフレームワーク
のベンチマークとなっている？
• bit.lyやgoo.glみたいなやつ。

課題1: TODOを埋めてプログラム
を完成させてください
String hash = ""/* TODO (1) URLをハッシュ化。ハッシュアル
ゴリズムには 32-bit murmur3 algorithm を使用する。 */;
// ヒント: com.google.common.hash.Hashing.murmur3_32()
// TODO (2) urlMapにhashに紐づくURLを追加する。
demo.UrlShortenerクラスを編集してください。
35行目
37行目
exercise/01-urlshortener/urlshortener

課題2: Redisを使ってConcurrentHashMap
使用部分を書き換えましょう
$ cd software/redis-2.8.17
$ make
$ ./src/redis-server
Redisのビルド&起動

Spring Cloud
• 分散システムの共通的なパターンを簡単に使え
るようにしたプロジェクト
• Spring Cloud Conﬁg
• Spring Cloud Netﬂix
• Spring Cloud for Amazon Web Services
• Spring Cloud Connectors 等
• 現在1.0.0.M2バージョン（正式版はまだ)
http://projects.spring.io/spring-cloud/

Spring Cloud Conﬁg
• 分散システムにおけるコンフィギュレーション
の仕組み(Distributed Conﬁguration
Management)を提供するプロジェクト
• ClientとServerで構成される。
• コンフィギュレーションを再読み込みする仕
組みも提供する。

Spring Cloud Configの最小構成
@EnableConfigServer@EnableAutoConfiguration
foo
Main Application (Client)
port:8888port:8080
Config Server
Git
Properties
Config Repository
Spring Cloud
Config Client
Spring Cloud
Config Server
設定の取得元をGitま
たはPropertiesファイル
を選択できる

Conﬁg Serverの作り方
package demo;
!
import org.springframework.cloud.config.server.EnableConfigServer;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
!
@EnableConfigServer
@ComponentScan
public class ConfigServer {
!
SpringApplication.run(ConfigServer.class, args);
}
}

package demo;
!
import org.springframework.cloud.config.server.EnableConfigServer;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
!
@EnableConfigServer
@ComponentScan
public class ConfigServer {
!
SpringApplication.run(ConfigServer.class, args);
}
}
アノテーションつけるだけ

• org.springframework.cloud.c
onfig.server.ConfigServerAp
plicationクラスが用意されている
ため、実はConﬁgServerクラスを作
成する必要が無い。

Conﬁg Repositoryの指定方法
spring:
platform:
config:
server.uri: https://github.com/making/config-repo

Conﬁg Repositoryの指定方法
spring:
platform:
config:
server.uri: https://github.com/making/config-repo
Server側のbootstrap.ymlに
spring.platform.config.server.uriプロパティ指定

コンフィギュレーション取得方法
http://localhost:8888/{app}/{env}/{label}
にアクセスすることでアプリケーション毎の環境(proﬁle)毎
のコンフィギュレーションを取得できる
• app=アプリケーション名
• env=proﬁle名 (デフォルトはdefault)
• label=branch名 (デフォルトはmaster, 省略可)

Githubでの設定例
https://github.com/making/conﬁg-repo

https://github.com/making/conﬁg-repohttp://localhost:8888/foo/default で取得できる

http://localhost:8888/foo/development
で取得できる(defaultの値を上書き)

http://localhost:8888/foo/development
で取得できる(defaultの値を上書き)
演習で試しましょう

Config Serverのセキュリティ
• http://cloud.spring.io/spring-cloud-
config/spring-cloud-
config.html#_spring_cloud_config_server
• Spring Securityによる認証/認可やプロパ
ティの暗号化/復号にも対応

Clientの作り方
!
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-config-client</artifactId>
</dependency>
!

Clientの作り方
!
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-config-client</artifactId>
</dependency>
!
依存関係いれるだけ

Clientの使い方
@RestController
@ComponentScan
public class ClientApp {
@Value("${bar:World}")
String bar;
!
String home() {
return "Hello " + bar + "!";
}
!
SpringApplication.run(ClientApp.class, args);
}
}

Clientの使い方
@RestController
@ComponentScan
String bar;
!
String home() {
}
!
}
}
Springの普通の
プロパティ解決の仕組み

アプリケーション名の指定
spring.application.name: foo

アプリケーション名の指定
spring.application.name: foo
Client側のbootstrap.ymlに
spring.application.nameプロパティ指定

設定例
String bar;
!
String home() {
}

設定例
String bar;
!
String home() {
}
Hello 123456!

設定変更
String bar;
!
String home() {
}

設定変更
String bar;
!
String home() {
}
Hello 123456!

設定変更
String bar;
!
String home() {
}
Hello 123456!
反映されていない!?

Refreshエンドポイント
$ curl -X POST http://localhost:8080/refresh
["bar"]
$ curl -X GET http://localhost:8080/env/bar
Spring Boot
String bar;
!
String home() {
}

["bar"]
Spring Boot
String bar;
!
String home() {
}
Hello 123456!

["bar"]
Spring Boot
String bar;
!
String home() {
}
Hello 123456!
DI済みのプロパティには
反映されない!?

Restartエンドポイント
$ curl -X POST http://localhost:8080/restart
{"message":"Restarting"}
String bar;
!
String home() {
}
DIコンテナを再起動

String bar;
!
String home() {
}
Hello Spring Boot!

String bar;
!
String home() {
}
Hello Spring Boot!
再DIによりプロパティが
反映された。
(でも、起動に時間がかかる)

Adhocな
コンフィギュレーション変更
$ curl -X POST http://localhost:8080/env -d bar="Spring
Cloud"
{"bar":"Spring Cloud"}
$ curl http://localhost:8080/env/bar
Spring Cloud
EnvエンドポイントにPOST

Adhocな
Cloud"
Spring Cloud
[]
$ curl -X GET http://localhost:8080
Hello Spring Boot!

Adhocな
Cloud"
Spring Cloud
[]
Hello Spring Boot!
Refreshしてもやはり変わらず

Refreshスコープ
@RestController
@ComponentScan
@RefreshScope
String bar;
!
String home() {
}
!
}
}
BeanのスコープをSpring Cloud
Conﬁgで追加されたRefreshスコープ
に変更

設定例
Cloud Config"
{"bar":"Spring Cloud Config"}
Spring Cloud Config

設定例
Cloud Config"
Spring Cloud Config
[]
Hello Spring Cloud Config!

設定例
Cloud Config"
Spring Cloud Config
[]
Hello Spring Cloud Config!
Refreshでプロパティが
即再DIされた

Spring Cloud Netﬂix
• Netﬂix OSS群とSpringとの連携モジュール
• Eureka
• Hystrix
• Turbine
• Ribbon
• Feign
• Zuul
• Archaius

@ComponentScan
@EnableEurekaServer
public class EurekaServer {
!
SpringApplication.run(EurekaServer.class, args);
}
}
Eureka (Server)

Eureka (Client)
@RestController
@ComponentScan
@RefreshScope
@EnableEurekaClient
String bar;
!
String home() {
}
!
}
}

Eureka(Server)のダッシュボード

Eureka(Server)のダッシュボード
Eureka Serverに登録し
ているサービス(Client)

Hystrix
@ComponentScan
@EnableEurekaClient
@EnableHystrix
public class App {
}
}
@Component
public class StoreIntegration {
!
@HystrixCommand(fallbackMethod = "defaultStores")
public Object getStores(Map<String, Object> parameters) {
// do stuff that might fail
}
!
public Object defaultStores(Map<String, Object> parameters) {
return /* something useful */;
}
}
Circuitが
Openな状態
に実行するメ
ソッド
Circuit Breakerパターンに対
応したコマンドを作成できる

Hystrix Dashboard
@ComponentScan
@EnableHystrixDashboard
public class App {
}
}

Hystrix Dashboard
@EnableHystrixをつけたアプ
リのevent-streamを登録

Ribbon@Component
public class MyClass {
@Autowired
LoadBalancerClient loadBalancer;
!
ServiceInstance instance = loadBalancer.choose("stores");
URI storesUri = URI.create(String.format("http://%s:%s", instance.getHost(),
instance.getPort()));
// do something with the URI
}
}
Eurekaに登録したサービス名
@Component
public class MyClass {
@Autowired
RestTemplate restTemplate;
!
String results = restTemplate.getForObject("http://stores", String.class);
return results;
}
}
RestTemplateにRibbonを使用した
Interceptorが埋め込まれている
hostname:port指定不要

Spring Cloudを用いたマイクロサー
ビスアーキテクチャのBoilerplate
UI
Service B
Conﬁg
Server
Service
Discovery
Circuit Breaker
Monitor
Service A
load balancer
load balancer
Browser

Spring Cloudを用いたマイクロサー
ビスアーキテクチャのBoilerplate
UI
Service B
Conﬁg
Server
Service
Discovery
Circuit Breaker
Monitor
Service A
load balancer
load balancer
Browser
Spring Cloud Conﬁg Eureka
Ribbon
Hystrix

演習で扱うシステムの
Config
Server
(Spring
Cloud
Config)
URL Shortener
Config
Repository
(Gitbucket)
8080
8888
8081
Config Client

URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
Config
Repository
(Gitbucket)

URL Shortener UI
Config
Server
(Spring
Cloud
Config) Service
Discovery
(Eureka)
Circuit Breaker
Monitor (Hystrix)
URL Shortener
Browser
URL Shortener
URL Shortener
Redis
9999
Config
Repository
(Gitbucket)
8080
8888 8761
63797979
8083
8082
8081

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