Spring Cloud Bus 消息總線介紹

作者：方劍 2021-05-17 16:24:58

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在 Spring 生態(tài)中玩轉(zhuǎn) RocketMQ 系列文章：

《如何在 Spring 生態(tài)中玩轉(zhuǎn) RocketMQ？》《羅美琪和春波特的故事...》《RocketMQ-Spring 畢業(yè)兩周年，為什么能成為 Spring 生態(tài)中最受歡迎的 messaging 實現(xiàn)？》《使用 rocketmq-spring-boot-starter 來配置、發(fā)送和消費 RocketMQ 消息》《Spring Cloud Stream 體系及原理介紹》

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Spring Cloud Bus 對自己的定位是 Spring Cloud 體系內(nèi)的消息總線，使用 message broker 來連接分布式系統(tǒng)的所有節(jié)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(jié)構(gòu)(代碼量比較少)：

Bus 實例演示

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

1. 所有節(jié)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(rèn)的配置，只需要引入消息中間件對應(yīng)的 Spring Cloud Stream 以及 Spring Cloud Bus 依賴即可，之后所有啟動的應(yīng)用都會使用同一個 Topic 進(jìn)行消息的接收和發(fā)送。

Bus 對應(yīng)的 Demo 已經(jīng)放到了 github 上， 該 Demo 會模擬啟動 5 個節(jié)點，只需要對其中任意的一個實例新增配置項，所有節(jié)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(jié)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(jié)點返回的結(jié)果都是 unknown，因為所有節(jié)點的配置中沒有hangzhou這個 key。

Bus 內(nèi)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(jié)點該 Endpoint 對應(yīng)的 url: /actuator/bus-env?name=hangzhou&value=alibaba 進(jìn)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(jié)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(jié)點都新增了一個 key 為hangzhou的配置，且對應(yīng)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(jié)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(jié)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(jìn)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(由于在 node1 上發(fā)送消息，Bus 也會對發(fā)送方的節(jié)點 node1 進(jìn)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(jié)點配置未改變。

Bus 的實現(xiàn)

1. Bus 概念介紹

1）事件

Bus 中定義了遠(yuǎn)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(xiàn)：

EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent：遠(yuǎn)程環(huán)境變更事件。主要用于接收一個 Map 類型的數(shù)據(jù)并更新到 Spring 上下文中 Environment 中的事件。文中的實例就是使用這個事件并配合 EnvironmentBusEndpoint 和 EnvironmentChangeListener 完成的。AckRemoteApplicationEvent：遠(yuǎn)程確認(rèn)事件。Bus 內(nèi)部成功接收到遠(yuǎn)程事件后會發(fā)送回AckRemoteApplicationEvent確認(rèn)事件進(jìn)行確認(rèn)。RefreshRemoteApplicationEvent: 遠(yuǎn)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(tài)刷新。UnknownRemoteApplicationEvent：遠(yuǎn)程未知事件。Bus 內(nèi)部消息體進(jìn)行轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)程事件的時候如果發(fā)生異常會統(tǒng)一包裝成該事件。

Bus 內(nèi)部還存在一個非RemoteApplicationEvent事件 -SentApplicationEvent消息發(fā)送事件，配合 Trace 進(jìn)行遠(yuǎn)程消息發(fā)送的記錄。

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

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

收到其它節(jié)點發(fā)送來EnvironmentChangeRemoteApplicationEven事件之后調(diào)用EnvironmentManager#setProperty進(jìn)行配置的設(shè)置，該方法內(nèi)部針對每一個配置項都會發(fā)送一個EnvironmentChangeEvent事件，然后被ConfigurationPropertiesRebinder所監(jiān)聽，進(jìn)行 rebind 操作新增/更新配置。

2）Actuator Endpoint

Bus 內(nèi)部暴露了 2 個 Endpoint，分別是EnvironmentBusEndpoint和RefreshBusEndpoint，進(jìn)行配置的新增/修改以及全局配置刷新。它們對應(yīng)的 Endpoint id 即 url 是 bus-env和bus-refresh。

3）配置

Bus 對于消息的發(fā)送必定涉及到 Topic、Group 之類的信息，這些內(nèi)容都被封裝到了BusProperties中，其默認(rèn)的配置前綴為spring.cloud.bus，比如：

spring.cloud.bus.refresh.enabled用于開啟/關(guān)閉全局刷新的 Listener。spring.cloud.bus.env.enabled 用于開啟/關(guān)閉配置新增/修改的 Endpoint。spring.cloud.bus.ack.enabled 用于開啟開啟/關(guān)閉AckRemoteApplicationEvent事件的發(fā)送。spring.cloud.bus.trace.enabled 用于開啟/關(guān)閉息記錄 Trace 的 Listener。

消息發(fā)送涉及到的 Topic 默認(rèn)用的是springCloudBus，可以配置進(jìn)行修改，Group 可以設(shè)置成廣播模式或使用 UUID 配合 offset 為 lastest 的模式。

每個 Bus 應(yīng)用都有一個對應(yīng)的 Bus id，官方取值方式較復(fù)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(yuǎn)程事件中的 destination 會根據(jù) Bus id 進(jìn)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(fā)送的消息是如何接收的destination 是如何匹配的遠(yuǎn)程事件收到后如何觸發(fā)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(jīng)說明，且它的 value 為SpringCloudBusClient.class，會在SpringCloudBusClient中基于代理創(chuàng)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(jìn)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(fā)送：

// BusAutoConfiguration@EventListener(classes = RemoteApplicationEvent.class) // 1public void acceptLocal(RemoteApplicationEvent event) { if (this.serviceMatcher.isFromSelf(event) && !(event instanceof AckRemoteApplicationEvent)) { // 2 this.cloudBusOutboundChannel.send(MessageBuilder.withPayload(event).build()); // 3 }}@StreamListener(SpringCloudBusClient.INPUT) // 4public 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(jiān)聽機(jī)制監(jiān)聽本地所有的RemoteApplicationEvent遠(yuǎn)程事件(比如bus-env會在本地發(fā)送EnvironmentChangeRemoteApplicationEvent事件，bus-refresh會在本地發(fā)送RefreshRemoteApplicationEvent事件，這些事件在這里都會被監(jiān)聽到)。判斷本地接收到的事件不是AckRemoteApplicationEvent遠(yuǎn)程確認(rèn)事件(不然會死循環(huán)，一直接收消息，發(fā)送消息...)以及該事件是應(yīng)用自身發(fā)送出去的(事件發(fā)送方是應(yīng)用自身)，如果都滿足執(zhí)行步驟 3。構(gòu)造 Message 并將該遠(yuǎn)程事件作為 payload，然后使用 Spring Cloud Stream 構(gòu)造的 Binding name 為 springCloudBusOutput 的 MessageChannel 將消息發(fā)送到 broker。

4.@StreamListener注解消費 Spring Cloud Stream 構(gòu)造的 Binding name 為 springCloudBusInput 的 MessageChannel，接收的消息為遠(yuǎn)程消息。

如果該遠(yuǎn)程事件是AckRemoteApplicationEvent遠(yuǎn)程確認(rèn)事件并且應(yīng)用開啟了消息追蹤 trace 開關(guān)，同時該遠(yuǎn)程事件不是應(yīng)用自身發(fā)送的(事件發(fā)送方不是應(yīng)用自身，表示事件是其它應(yīng)用發(fā)送過來的)，那么本地發(fā)送AckRemoteApplicationEvent遠(yuǎn)程確認(rèn)事件表示應(yīng)用確認(rèn)收到了其它應(yīng)用發(fā)送過來的遠(yuǎn)程事件，流程結(jié)束。如果該遠(yuǎn)程事件是其它應(yīng)用發(fā)送給應(yīng)用自身的(事件的接收方是應(yīng)用自身)，那么進(jìn)行步驟 7 和 8，否則執(zhí)行步驟 9。該遠(yuǎn)程事件不是應(yīng)用自身發(fā)送(事件發(fā)送方不是應(yīng)用自身)的話，將該事件以本地的方式發(fā)送出去。應(yīng)用自身一開始已經(jīng)在本地被對應(yīng)的消息接收方處理了，無需再次發(fā)送。如果開啟了AckRemoteApplicationEvent遠(yuǎn)程確認(rèn)事件的開關(guān)，構(gòu)造AckRemoteApplicationEvent事件并在遠(yuǎn)程和本地都發(fā)送該事件(本地發(fā)送是因為步驟 5 沒有進(jìn)行本地AckRemoteApplicationEvent事件的發(fā)送，也就是自身應(yīng)用對自身應(yīng)用確認(rèn); 遠(yuǎn)程發(fā)送是為了告訴其它應(yīng)用，自身應(yīng)用收到了消息)。如果開啟了消息記錄 Trace 的開關(guān)，本地構(gòu)造并發(fā)送SentApplicationEvent事件。

bus-env觸發(fā)后所有節(jié)點的EnvironmentChangeListener監(jiān)聽到了配置的變化，控制臺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(jiān)聽遠(yuǎn)程確認(rèn)事件 AckRemoteApplicationEvent，都會收到所有節(jié)點的信息，比如 node5 節(jié)點的控制臺監(jiān)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(jié)開頭提到的 4 個問題，我們分別做一下解答：

消息是如何發(fā)送的: 在BusAutoConfiguration#acceptLocal方法中通過 Spring Cloud Stream 發(fā)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(yuǎn)程事件方法里對 destination 進(jìn)行匹配。遠(yuǎn)程事件收到后如何觸發(fā)下一個 action: Bus 內(nèi)部通過 Spring 的事件機(jī)制接收本地的RemoteApplicationEvent具體的實現(xiàn)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(jié)

Spring Cloud Bus 自身內(nèi)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(jī)制，在此基礎(chǔ)上，才能更好地理解 Spring Cloud Bus 對本地事件和遠(yuǎn)程事件的處理邏輯。

目前 Bus 內(nèi)置的遠(yuǎn)程事件較少，大多數(shù)為配置相關(guān)的事件，我們可以繼承RemoteApplicationEvent并配合@RemoteApplicationEventScan注解構(gòu)建自身的微服務(wù)消息體系。

文章題目：SpringCloudBus消息總線介紹
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