Spring Cloud 살펴보기

Posted by Yun on 2020-08-01

Spring Cloud Config

스프링 클라우드 컨피그는 중앙 집중식 마이크로서비스 구성을 지원한다. 여기서 두 가지 중요한 구성 요소의 조합이다.

  • 스프링 클라우드 컨피그 서버 : 버전 관리 리포지토리로 백업된 중앙 집중식 구성 노출을 지원한다.
  • 스프링 클라우드 컨피그 클라이언트 : 애플리케이션이 스프링 클라우드 컨피그 서버에 연결하도록 지원한다.

GitHub Repository 연결

GitHub Repository에

  • micoroservice-a-default.yml
  • micoroservice-a-dev.yml

아래 처럼 작성합니다.

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application:
message: "Message From {ENV} Local Git Repository"

{ENV}에 ddefault, dev 환경에 맞는 값을 작성합니다.

Config Server

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implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-config-server'
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator'

config server 의존 성을 추가합니다. actuator도 편의를 위해서 추가합니다.

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server:
port: 8888

spring:
application:
name: "config-server"

cloud:
config:
server:
git:
uri: "https://github.com/cheese10yun/msa-study-sample"

config server는 8888 port를 사용하는 관례가 있어 port를 8888로 지정합니다. Github Repository URI 주소를 입력합니다.

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@SpringBootApplication
@EnableConfigServer
public class ConfigServerApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ConfigServerApplication.class, args);
}

}

@EnableConfigServer 어노테이션을 추가만 하면 별다른 설정없이 Config Server가 설정됩니다.


actuator 의존성이 있으면 IntellJ Endpoints -> Mappings에서 현재 서버의 API mapping 정보를 쉽게 확인할 수 있습니다.

마우스 왼쪽 클릭을 한 이후에 Open In Http Request…를 클릭하면 쉽게 HTTP 콜을 할 수 있습니다.

URL 형식은 /{appliation-name}/{profile}/{label}입니다. 위에서 등록한 micoroservice-a-default.yml을 확인해보기 위해서 http://localhost:8888/microservice-a/default을 호출합니다.

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{
"name": "microservice-a",
"profiles": [
"default"
],
"label": null,
"version": "c03eecc5d8eabefc4b2a8f085789f42bd5317366",
"state": null,
"propertySources": [
{
"name": "https://github.com/cheese10yun/msa-study-sample/microservice-a-default.yml",
"source": {
"application.message": "Message From Default Local Git Repository"
}
}
]
}

응답 값을 보면 해당 properties를 잘 읽어 오는 것을 확인할 수 있습니다.

http://localhost:8888/microservice-a/dev을 호출하면 micoroservice-a-dev.yml의 값을 제대로 읽어 오는지 확인할 수 있습니다.

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{
"name": "microservice-a",
"profiles": [
"dev"
],
"label": null,
"version": "c03eecc5d8eabefc4b2a8f085789f42bd5317366",
"state": null,
"propertySources": [
{
"name": "https://github.com/cheese10yun/msa-study-sample/microservice-a-dev.yml",
"source": {
"application.message": "Message From Default Dev Git Repository"
}
}
]
}

Client

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-config-client'
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator'
}

필요한 의존성을 추가합니다.

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@Component
@ConfigurationProperties("application")
@Getter
@Setter
public class ApplicationConfiguration {

private String message;

}

프로퍼티를 읽을 ConfigurationProperties 객체를 만듭니다.

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@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class WelcomeController {

private final ApplicationConfiguration applicationConfiguration;


@GetMapping("/message")
public Map<String, String> welcome() {

final Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("message", applicationConfiguration.getMessage());

return map;
}
}

해당 메시지를 확인할 수 있는 컨트롤러를 만듭니다. getMessage() 메시지는 각 환경마다 다른 메시지를 출력합니다.

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spring:

profiles:
active: {ENV}

cloud:
config:
uri: http://localhost:8888
application:
name: microservice-a

파일명은 bootstrap.yml으로 지정합니다. active는 각 환경마다 지정합니다. dev으로 지정하고 http://127.0.0.1:8080/message API를 호출해보겠습니다.

이것도 인텔리제이를 이용해서 호출하면 간편합니다.

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{
"message": "Message From Default Dev Git Repository"
}

Dev 메시지가 출력되는 것을 확인 할 수 있습니다. profilesdefault 으로 지정하면 메시지에는 local 이라는 문자가 출력됩니다.

Refresh

마이크로서비스 A의 properties의 변경이 생겼을 경우 Refresh API를 호출해서 설정을 변경할 수 있다.

message API를 호출하면 기존 메시지가 그대로 출력된다.

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# microservice-a-default.yml
application:
message: "Message From Default Local Git Repository (Properties update...)"

microservice-a-default.yml 메시지를 위와 같이 변경한 이후에

POST http://127.0.0.1:8080/actuator/refresh을 호출하면

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[
"config.client.version",
"application.message"
]

Response으로 application.message의 변경을 알려준다. 이후 message api를 호출하면 아래 그림처럼 변경된 Response를 확인 할 수 있다.

정리

Github Repository와 같은 버전 관리 리포지토리로 백업된 중앙 집중 구성으로 properties를 제공해줍니다. 또 Properties 설정 및 단순한 설정으로 클라이언트 애플리케이션이 스프링 클라우드 컨피그 서버에 쉽게 연결되도록 지원해줍니다.

Spring Cloud Bus

프로덕션 환경에서 실행중인 마이크로서비스 A의 인스턴스가 N대가 있을 경우에는 설정을 변경하기 위해서는 POST http://127.0.0.1:8080/actuator/refresh 요청을 N대의 인스턴스 서버에 N번의 refresh API를 호출 해야한다. 이는 번거러울 뿐만 아니라 실수를 유발하기 쉬운 구조이다.

스프링 클라우드 버스를 시용한 변경 전파

스프링 클라우 버스를 사용해서 Rabbit MQ 같은 메시지 브로커를 통해 변경 사항을 여러 인스턴스에 전달할 수 있다.

각 마이크로서비스의 인스턴스는 애플리케이션 구동시에 스프링 클라우드 버스에 등록한다. 마이크로서비스의 인스턴스 중 하나에 refresh가 호출되면 스프링 클라우드 버스는 모든 마이크로서비스 인스턴스에 변경 이벤트를 전달하게 된다.

Rabbit MQ 설치

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.
├── config-server
├── docker-compose.yaml
├── microservice-a
├── microservice-a-default.yml
├── microservice-a-dev.yml
├── service-consumer
├── static
└── volumes

프로젝트 루트 디렉토리에 volumes 디렉토리를 만들고, gitginore를 추가 해줍니다. 해당 디렉토리에 docker rabbmit mq가 저장됩니다.

docker-compose.yaml 파일은 아래와 같이 준비 해줍니다.

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version: "3"

services:
rabbitmq:
container_name: bus.rabbitmq
image: rabbitmq:3.7-management
ports:
- "5672:5672"
- "15672:15672"
environment:
- RABBITMQ_DEFAULT_USER = user
- RABBITMQ_DEFAULT_PASS = user
hostname: bus
volumes:
- ./volumes/bus-rabbitmq:/var/lib/rabbitmq
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$ cd 프로젝트 루트 디렉토리
$ docker-compose -up -d

Client

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-bus-amqp'
}

필요한 의존성을 추가합니다.


서버가 시작될때 스프링 클라우드 버스에 등록되고, 클라우드 버스의 이벤트를 수신하게 됩니다. Rabbmit MQ 컨넥션은 자동으로 연결됩니다. (스프링 너란 자식…)

포트를 8080, 8081을 설정해서 2대의 서버를 구동 시킵니다.

Bus Refresh

microservice-a-default.yml을 아래처럼 변경합니다.

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application:
message: "Message From Default Local Git Repository (Spring Cloud Bus)"

/bus/refresh API가 추가되 었습니다. 해당 API를 호출합니다. (8081을 호출해도 됩니다.)

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curl -X POST http://localhost:8080/bus/refresh

refresh 호출 이후에 message를 호출합니다.

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curl -X GET http://localhost:8081/message

8080 refresh를 호출하더라도 다른 8081 서버도 반영되는 것을 확인할 수 있습니다.

Eureka

네임 서버

마이크로서비스 아키텍처는 서로 상호 작용하는 더 작은 마이크로서비스가 필요 하다. 이 밖에도 각 마이크로서비스의 인스턴스가 여러 개 있을 수 있다. 마이크로서비스의 새로운 인스턴스가 동적으로 생성되고 파괴되면 외부 서비스의 연결 및 구성을 수동으로 유지하는 것이 어려울 수 있다. 네임 서버는 서비스 등록 및 서비스 검색 기능을 제공한다. 네임 서버는 마이크서비스가 이들 자신을 등록할 수 있게 하고, 상호 작용하고자 하는 다른 마이크러서비스에 대한 URL을 찾을 수 있게 도와준다.

URL 하드 코딩의 한계

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microservice-a:
ribbon:
listOfServers: http://localhost:8080,http://localhost:8081
  • 마이크로서비스 A의 새 인스턴스가 생성된다.
  • 마이크로서비스 A의 기존 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없다.
  • 마이크로서비스 A가 다른 서버로 이동됐다.

이런 모든 경우에 구성을 업데이트해야 하며, 변경 사항을 적용하기 위해서는 마이크로서비스가 새로 고쳐져야 한다.

네임 서버 작동

  • 모든 마이크로서비스는 각 마이크로서비스가 시작될때 네임 서버에 등록한다.
  • 서비스 소비자가 특정 마이크로 서비스의 위치를 얻으려면 네임 서버를 요청해야한다.
  • 고유한 마이크로서비스 ID가 각 마이크로서비스에 지정된다. 이것을 등록 요청 및 검색 요청에서 키로 사용된다.
  • 마이크로서비스는 자동으로 등록 및 등록 취소할 수 있다.
  • 서비스 소비자가 마이크로서비스ID로 네임 서버를 찾을 때마다 해당 특정 마이크로서비스의 인스턴스 목록을 가져온다.

구현

유레카 서버 설정

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-eureka-client'
}
  • 필요한 디펜던시를 추가합니다.
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@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaServerApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(EurekaServerApplication.class, args);
}
}
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server:
port: 8761

eureka:
client:
fetch-registry: false
register-with-eureka: false

유레카 마이크로 서비스 등록

기존에 서비스들을 유레카 서버에게 접속할 수있도록 서비스 등록 작업을 진행합니다.

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-eureka-client'
}
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@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class MicroserviceAApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MicroserviceAApplication.class, args);
}

}

의존성 추가 및 @EnableDiscoveryClient 어노테이션 추가합니다.

유레카와 마이크로 서비스 연결

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#microservice-a:
# ribbon:
# listOfServers: http://localhost:8080,http://localhost:8081
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@SpringBootApplication
@EnableFeignClients("com.cloud.serviceconsumer") // 어노테이션 추가
@EnableDiscoveryClient
public class ServiceConsumerApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ServiceConsumerApplication.class, args);
}

}

마이크로서비스A의 URL을 하드 코딩했을 경우 추가적인 서버 증성작업이 어렵다. 서비스 소비자 마이크로서비스가 유레카 서비스로부터 URL을 알아낼 수 있어야한다. 하드코딩된 URL정보를 주석처리 하고 아래의 어노테이션을 추가하면 된다.

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@FeignClient(name = "microservice-a")
@RibbonClient(name = "microservice-a")
public interface RandomServiceProxy {

@GetMapping("/random")
List<Integer> getRandomNumbers();
}

동작 순서

  1. 마이크로서비스 A의 각 인스턴스가 시작되면 유레카 네임 서버에 등록한다.
  2. 서비스 소비자 마이크로서비스는 마이크로서비스 A의 인스턴스ㅔ 대해 유레카 네임 서버를 요청한다.
  3. 서비스 소비자 마이크로서비스는 립본 클라이언트-클라이언트 로드 밸런서를 사용해 소출할 마이크로서비스 A의 특정 인스턴스를 결정한다.
  4. 서비스 소비자 마이크로서비스는 마이크로서비스 A의 특정 인스턴스를 호출한다.

유레카의 가장 큰 장점은 서비스 소비자 마이크로서비스가 마이크로서비스 A와 분리된다는 것이다. 서비스 소비자 마이크로서비스는 마이크로서비스 A의 새로운 인스턴스가 나타나거나 기존 인스턴스가 디운될 때마다 재구성할 필요가 없다.


유레카 데시보드에서 여러 마이크로서비스를 확인 할 수 있다.

Ribbon

로드 밸런싱

마이크로서비스는 클라우드-네이티브 아키텍처의 가장 중요한 빌딩 블록이다. 마이크로서비스 인스턴스는 특정 마이크로서비스의 로드에 따라 확대 및 축소된다. 부하가 마이크로서비스의 다른 인스턴스 간에 똑같이 분산되도록 하려면 로드밸런싱의 기술피 필수이다. 로드 밸런싱은 로드가 마이크로서비스의 다른 인스턴스간에 균등하게 분배하도록 도와준다.

Ribbon 구성

스프링 클라우드 넷플릭스 립본은 마이크로서비스의 다른 인스턴스 간에 라운드 로빈 실행을 사용해 클라이언트-사이드 로드 밸런싱을 제공한다.

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-ribbon'
}

필요한 의존성을 추가 합니다.

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@FeignClient(name = "microservice-a")
@RibbonClient(name = "microservice-a")
public interface RandomServiceProxy {

@GetMapping("/random")
List<Integer> getRandomNumbers();

}

기존에 작성했던 RandomServiceProxy 인터페이스를 위와 같이 작성합니다. FeignClient도 서비스 네임만 기술합니다.

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microservice-a:
ribbon:
listOfServers: http://localhost:8080,http://localhost:8081

microservice-a의 서비스 url을 입력합니다.

GET http://127.0.0.1:8100/add을 호추랗면 아래와 같은 결과값을 응답 받습니다.

라운드 로빈 방식으로 random API 호출이 http://localhost:8080, http://localhost:8081으로 분산되어 호출됩니다.

위과 같은 아키텍처 구성을 가지게 됩니다.

선언적 Rest 클라이언트 - Feign

페인은 최소한의 구성과 코드로, REST 서비스를 위한 REST 클라이언트를 쉽게 작성할 수 있습니다. 간단한 인터페이스로, 적절한 어노테이션을 사용하는 것이 특징입니다.

페인은 립본 및 유레카와 통합하여 사용하면 더욱 효율성이 높아지게 됩니다.

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-openfeign'
}

필요한 의존성을 추가합니다.

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@FeignClient(name = "micoservice-a", url = "localhost:8080")
public interface RandomServiceProxy {

@GetMapping("/random")
public List<Integer> getRandomNumbers();
}
  • 서비스의 이름과 URL을 하드코딩 합니다. (유레카를 통해서 하드코딩된 부분을 제거할 수 있습니다.)
  • Controller 코드를 작성하듯이 작성합니다.
  • 중요한 것은 이것은 인터페이스이며, 적절한 어노테이션 기반으로 동작한다는 것입니다.
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@RestController
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class NumberAddController {

private final RandomServiceProxy randomServiceProxy;

@GetMapping("/add")
public Long add() {
final List<Integer> numbers = randomServiceProxy.getRandomNumbers();
final long sum = numbers.stream().mapToInt(number -> number).asLongStream().sum();
log.warn("returning " + sum);
return sum;
}
}
  • RandomServiceProxy 의존성을 받아 사용합니다.


Feign 응답값을 확인할 수 있습니다.

API 게이트웨이

마이크로 서비스의 문제점

  • 인증, 권한 부여 및 보안 : 모놀리식 서버에서는 인증 인가를 한 서버에서 책임지면 되는데 여러 서비스가 존재하는 마이크로서비스에서는 올바른 엑세스 보장을 어떻게할 것인가?
  • 동적 라우팅은 어떻게 할 것인가?
  • 내결합성: 하나의 마이크로서비스에서 오류가 발생해도 전체 시스템이 중단되지 않도록하면 어떻게 해야하는가 ?

이러한 문제는 마이크로서비스가 서로 직접 대화할 때 개별 마이크로서비스에 의해 해결돼야한다. 하지만 이런 아키텍처들은 위 우려들을 각 마이크로서비스가 다르게 처리할 수 있기 때문에 유지 관리가 어려울 수 있다.

이려한 문제를 해결하기 가장 쉬운 것이 API 게이트웨이이다. 다음은 API 게이트가 제공하는 기능이다.

  • 인증 및 보안
  • 속도 제한
  • 모니터링
  • 동적 라우팅 및 정적 응답 처리
  • 로드 차단
  • 여러 가지 서비스의 응답 집계

주울로 클라이언트 - 사이드 로드 밸런싱 구현

주을은 스프링 클라우드 넷플릭스 프로젝트의 일부다. 동적 라우팅, 모니터링, 필터링, 보안 등의 기능을 제공하는 API 게이트웨이 서비스다.

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dependencies {
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-eureka-client'
implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-zuul'
}
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@EnableZuulProxy
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class ApiGatewayApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ApiGatewayApplication.class, args);
}

}
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spring:
application:
name: "zuul-api-gateway"


eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://localhost:8761/eureka

server:
port: 8765

필요한 의존성, 유레카 클라이언트, API 게이트웨이 등록을 진행한다.


서버를 실행하면 유레카에 등록된 것을 확인 할 수있다.

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@Component
@Slf4j
public class SimpleLoggingFilter extends ZuulFilter {

@Override
public String filterType() {
return "pre"; // pre 사전 필터, route 원본으로 라우팅하기, post필터를 포스트라우팅, error 에러 처리
}

@Override
public int filterOrder() {
return 1; // 필터 우선순위
}


@Override
public boolean shouldFilter() {
return true; // 조건에 따른 필터 동작 여부, 해당 코드에서는 동작하기 위해서 true 리턴
}

@Override
public Object run() { // 필터에 대한 로직을 구현하는 방식, 아래 예제는 단순하게 로깅용
final RequestContext context = RequestContext.getCurrentContext();
final HttpServletRequest request = context.getRequest();

log.info(MessageFormat
.format("Request Method : {0} \n URL : {1} ", request.getMethod(),
request.getRequestURI()));
return null;
}
}
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GET http://127.0.0.1:8765/microservice-a/random
Accept: application/json

GET http://127.0.0.1:8765/service-consumer/add
Accept: application/json

service-name/url 을 호출할 경우 유레카에 등록되있는 서비스 정보를 기반으로 호출하게된다.

SimpleLoggingFilter 잘 동작하는지 확인할 수 있다.

필터

  • 사전 필터: 주울에서 목표 대상에 대한 실제 요청이 발생하기 전에 호출된다. 일반적으로 사전 필터는 서비스의 일관된 메세지형식(HTTP 헤더의 포함여부)을 확이하는 작업을 수행하거나 서비스를 이용하는 사용자가 인증 및 인가되었는지 확인하는 게이이트키퍼 역할을 한다.
  • 사후 필터: 대상 서비스를 호추랗고 응답을 클라이언트로 전송한 후 호출된다. 일반적으로 사후 필터는 대상 서비스의 응답을 로깅하거나 에러 처리, 민감정보에 대한 응답을 감시하는 목적으로 구현된다.
  • 경로 필터: 대상 서비스가 호출되기 전에 호출을 가로체는 데 사용된다. 일반적으로 경로 필터는 일정 수준의 동적 라우팅 필요 여부를 결정하는 데 사용된다. 예를 들어 이 장 뒷부분에서 동일 서비스의 다른 두 버전을 라우팅할 수 있는 경로 단위 핉를 사용해 작은 호출 비율만 새 버전의 서비스로 라우팅할 수 있다.

필터 적용 패턴

  • TrackingFilter: 주울에서 보내는 모든 요청에 연관된 상관관계 ID 여부를 확인하는 사전 필터다, 상관관계 ID는 고객 요청을 수행할 때 실행할 때 실행되는 모든 마이크로서비스에 전달되는 고유 ID이다. 상관관계 ID를 사용하면 특정 호출이 일련의 마이크로서비스를 통과할 때 발생하는 모든 이벤트 체인을 추적할 수 있다.
  • SpecialRoutesFilter: 유입되는 경로를 확인하고 해당 경로에 A/B 테스팅 수행 여부를 결정하는 주울의 경로 필터다.
  • ResponseFilter: 서비스 호출과 연관된 상관관계 ID를 클라이언트 회신하는 HTTP 응답 헤더에 삽입하는 사후 필터다. 일반적으로 클라이언트는 호출한 요청과 연관된 상관관계 ID에 엑세스할 수 있다.

참고