Spring AI 在微服务中的应用：支持分布式 AI 推理

1. 引言

在现代企业中，微服务架构 已成为开发复杂系统的主流方式，而 AI 模型推理 也越来越多地被集成到业务流程中。如何在分布式微服务架构下高效地集成 Spring AI，使多个服务可以协同完成 AI 任务，并支持分布式 AI 推理，是企业面临的关键挑战。

本篇文章将探讨：

在微服务架构中如何部署 Spring AI 服务；
如何通过分布式 AI 推理提高推理性能与扩展性；
典型应用场景，如电商推荐、智能客服、实时分析等。

2. Spring AI 在微服务架构中的集成方式

在微服务架构下，Spring AI 可以作为一个独立的 AI 推理服务，供其他微服务调用，或者嵌入到多个微服务中，实现分布式推理。

2.1 典型架构

在这里插入图片描述

在此架构中：

Spring AI 独立部署：一个单独的微服务，负责处理 AI 任务；
微服务调用 AI 服务：各业务微服务（如用户管理、订单处理）通过 REST API 或 gRPC 调用 AI 推理服务；
多个 AI 模型支持：AI 推理服务可以根据业务需求选择不同的 AI 模型（如 OpenAI、Hugging Face、TensorFlow 等）。

3. 实现 Spring AI 推理微服务

3.1 创建 Spring Boot AI 推理服务

首先，创建一个 Spring Boot 项目，并添加 Spring AI 依赖：

Maven 依赖

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Web 依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring AI 依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-ai-openai</artifactId>
    </dependency>

    <!-- gRPC 支持（可选） -->
    <dependency>
        <groupId>io.grpc</groupId>
        <artifactId>grpc-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>2.12.0.RELEASE</version>
    </dependency>
</dependencies>

3.2 统一 AI 推理接口

为了支持多个 AI 模型，我们定义一个AI 任务接口，让不同的 AI 任务实现这个接口。

public interface AiTaskService {
    String process(String input);
}

3.3 Spring AI 处理 AI 任务

以 OpenAI GPT 为例，我们创建一个 AI 任务的实现：

import org.springframework.ai.openai.OpenAiChatClient;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class OpenAiTaskService implements AiTaskService {

    private final OpenAiChatClient chatClient;

    public OpenAiTaskService(OpenAiChatClient chatClient) {
        this.chatClient = chatClient;
    }

    @Override
    public String process(String input) {
        return chatClient.call(input);
    }
}

3.4 AI 推理 API

提供一个 RESTful API 供其他微服务调用：

import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AiController {

    private final AiTaskService aiTaskService;

    public AiController(AiTaskService aiTaskService) {
        this.aiTaskService = aiTaskService;
    }

    @PostMapping("/process")
    public String processRequest(@RequestBody String input) {
        return aiTaskService.process(input);
    }
}

4. 分布式 AI 推理

在实际业务中，AI 推理通常会有较大的计算需求，因此可以采用以下方案分布式部署 AI 推理服务。

4.1 负载均衡与 API Gateway

多个 Spring AI 微服务实例可以通过 API Gateway（如 Nginx 或 Spring Cloud Gateway） 进行负载均衡，提高可用性。

示例：Nginx 负载均衡

upstream ai-service {
    server ai-service-1:8080;
    server ai-service-2:8080;
}

server {
    location /ai/ {
        proxy_pass http://ai-service;
    }
}

4.2 gRPC 高效调用

相比 REST API，gRPC 具有更高的性能和低延迟，适用于大规模 AI 任务。

gRPC 服务端

import io.grpc.stub.StreamObserver;
import net.devh.boot.grpc.server.service.GrpcService;

@GrpcService
public class AiGrpcService extends AiTaskServiceGrpc.AiTaskServiceImplBase {

    @Override
    public void process(AiRequest request, StreamObserver<AiResponse> responseObserver) {
        String result = aiTaskService.process(request.getInput());
        responseObserver.onNext(AiResponse.newBuilder().setOutput(result).build());
        responseObserver.onCompleted();
    }
}

gRPC 客户端

@GrpcClient("aiService")
private AiTaskServiceGrpc.AiTaskServiceBlockingStub aiBlockingStub;

public String callAiModel(String input) {
    AiRequest request = AiRequest.newBuilder().setInput(input).build();
    return aiBlockingStub.process(request).getOutput();
}

5. 应用场景

5.1 智能客服系统

业务需求：
- 客户咨询时，AI 需要提供实时回答。
架构设计：
- 智能客服微服务调用 Spring AI 提供的 NLP 服务，实现智能问答。

5.2 电商推荐系统

业务需求：
- 在用户浏览商品时，实时推荐相关产品。
架构设计：
- 用户行为微服务 采集用户数据；
- Spring AI 微服务 调用推荐模型；
- 推荐微服务 生成推荐结果。

5.3 金融风控系统

业务需求：
- 实时检测交易风险，防止欺诈行为。
架构设计：
- 交易微服务 监控交易；
- Spring AI 风控模型 分析欺诈风险；
- 风控微服务 采取预防措施（如冻结账户）。

6. 总结

在微服务架构中，Spring AI 提供了强大的 AI 推理能力，可以通过 REST API 或 gRPC 进行调用，并结合 分布式部署 提高系统可扩展性。无论是在 智能客服、电商推荐、金融风控 还是其他 AI 任务中，Spring AI 都能提供灵活、高效的 AI 计算能力，为微服务架构中的 AI 任务提供强大的支持。

未来发展方向：