深刻理解Eureka

時間 2019-11-29

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Eureka的一些概念

Register：服務註冊
當Eureka客戶端向Eureka Server註冊時，它提供自身的元數據，好比IP地址、端口，運行情況指示符URL，主頁等。java
Renew：服務續約
Eureka客戶會每隔30秒發送一次心跳來續約。經過續約來告知Eureka Server該Eureka客戶仍然存在，沒有出現問題。正常狀況下，若是Eureka Server在90秒沒有收到Eureka客戶的續約，它會將實例從其註冊表中刪除。建議不要更改續約間隔。git
Fetch Registries：獲取註冊列表信息
Eureka客戶端從服務器獲取註冊表信息，並將其緩存在本地。客戶端會使用該信息查找其餘服務，從而進行遠程調用。該註冊列表信息按期（每30秒鐘）更新一次。每次返回註冊列表信息可能與Eureka客戶端的緩存信息不一樣， Eureka客戶端自動處理。若是因爲某種緣由致使註冊列表信息不能及時匹配，Eureka客戶端則會從新獲取整個註冊表信息。 Eureka服務器緩存註冊列表信息，整個註冊表以及每一個應用程序的信息進行了壓縮，壓縮內容和沒有壓縮的內容徹底相同。Eureka客戶端和Eureka 服務器可使用JSON / XML格式進行通信。在默認的狀況下Eureka客戶端使用壓縮JSON格式來獲取註冊列表的信息。github
Cancel：服務下線
Eureka客戶端在程序關閉時向Eureka服務器發送取消請求。發送請求後，該客戶端實例信息將從服務器的實例註冊表中刪除。該下線請求不會自動完成，它須要調用如下內容：
DiscoveryManager.getInstance().shutdownComponent()；spring
Eviction 服務剔除
在默認的狀況下，當Eureka客戶端連續90秒沒有向Eureka服務器發送服務續約，即心跳，Eureka服務器會將該服務實例從服務註冊列表刪除，即服務剔除。json

Eureka的高可用架構

如圖爲Eureka的高級架構圖，該圖片來自於Eureka開源代碼的文檔，地址爲github.com/Netflix/eur… 。緩存

從圖能夠看出在這個體系中，有2個角色，即Eureka Server和Eureka Client。而Eureka Client又分爲Applicaton Service和Application Client，即服務提供者何服務消費者。每一個區域有一個Eureka集羣，而且每一個區域至少有一個eureka服務器能夠處理區域故障，以防服務器癱瘓。服務器

Eureka Client向Eureka Serve註冊，並將本身的一些客戶端信息發送Eureka Serve。而後，Eureka Client經過向Eureka Serve發送心跳（每30秒）來續約服務的。若是客戶端持續不能續約，那麼，它將在大約90秒內從服務器註冊表中刪除。註冊信息和續訂被複制到集羣中的Eureka Serve全部節點。來自任何區域的Eureka Client均可以查找註冊表信息（每30秒發生一次）。根據這些註冊表信息，Application Client能夠遠程調用Applicaton Service來消費服務。網絡

Register服務註冊

服務註冊，即Eureka Client向Eureka Server提交本身的服務信息，包括IP地址、端口、service ID等信息。若是Eureka Client沒有寫service ID，則默認爲 ${spring.application.name}。架構

服務註冊其實很簡單，在Eureka Client啓動的時候，將自身的服務的信息發送到Eureka Server。如今來簡單的閱讀下源碼。在Maven的依賴包下，找到eureka-client-1.6.2.jar包。在com.netflix.discovery包下有個DiscoveryClient類，該類包含了Eureka Client向Eureka Server的相關方法。其中DiscoveryClient實現了EurekaClient接口，而且它是一個單例模式，而EurekaClient繼承了LookupService接口。它們之間的關係如圖所示。

在DiscoveryClient類有一個服務註冊的方法register()，該方法是經過Http請求向Eureka Client註冊。其代碼以下：

boolean register() throws Throwable {
        logger.info(PREFIX + appPathIdentifier + ": registering service...");
        EurekaHttpResponse<Void> httpResponse;
        try {
            httpResponse = eurekaTransport.registrationClient.register(instanceInfo);
        } catch (Exception e) {
            logger.warn("{} - registration failed {}", PREFIX + appPathIdentifier, e.getMessage(), e);
            throw e;
        }
        if (logger.isInfoEnabled()) {
            logger.info("{} - registration status: {}", PREFIX + appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());
        }
        return httpResponse.getStatusCode() == 204;
    }複製代碼

在DiscoveryClient類繼續追蹤register()方法，它被InstanceInfoReplicator 類的run()方法調用，其中InstanceInfoReplicator實現了Runnable接口，run()方法代碼以下：

public void run() {
        try {
            discoveryClient.refreshInstanceInfo();

            Long dirtyTimestamp = instanceInfo.isDirtyWithTime();
            if (dirtyTimestamp != null) {
                discoveryClient.register();
                instanceInfo.unsetIsDirty(dirtyTimestamp);
            }
        } catch (Throwable t) {
            logger.warn("There was a problem with the instance info replicator", t);
        } finally {
            Future next = scheduler.schedule(this, replicationIntervalSeconds, TimeUnit.SECONDS);
            scheduledPeriodicRef.set(next);
        }
    }複製代碼

而InstanceInfoReplicator類是在DiscoveryClient初始化過程當中使用的，其中有一個initScheduledTasks()方法。該方法主要開啓了獲取服務註冊列表的信息，若是須要向Eureka Server註冊，則開啓註冊，同時開啓了定時向Eureka Server服務續約的定時任務，具體代碼以下：

private void initScheduledTasks() {
       ...//省略了任務調度獲取註冊列表的代碼
        if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {
         ... 
            // Heartbeat timer
            scheduler.schedule(
                    new TimedSupervisorTask(
                            "heartbeat",
                            scheduler,
                            heartbeatExecutor,
                            renewalIntervalInSecs,
                            TimeUnit.SECONDS,
                            expBackOffBound,
                            new HeartbeatThread()
                    ),
                    renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);

            // InstanceInfo replicator
            instanceInfoReplicator = new InstanceInfoReplicator(
                    this,
                    instanceInfo,
                    clientConfig.getInstanceInfoReplicationIntervalSeconds(),
                    2); // burstSize

            statusChangeListener = new ApplicationInfoManager.StatusChangeListener() {
                @Override
                public String getId() {
                    return "statusChangeListener";
                }

                @Override
                public void notify(StatusChangeEvent statusChangeEvent) {

                    instanceInfoReplicator.onDemandUpdate();
                }
            };
          ...
    }複製代碼

而後在來看Eureka server端的代碼，在Maven的eureka-core:1.6.2的jar包下。打開com.netflix.eureka包，很輕鬆的就發現了又一個EurekaBootStrap的類，BootStrapContext具備最早初始化的權限，因此先看這個類。

protected void initEurekaServerContext() throws Exception {

 ...//省略代碼
   PeerAwareInstanceRegistry registry;
        if (isAws(applicationInfoManager.getInfo())) {
           ...//省略代碼，若是是AWS的代碼
        } else {
            registry = new PeerAwareInstanceRegistryImpl(
                    eurekaServerConfig,
                    eurekaClient.getEurekaClientConfig(),
                    serverCodecs,
                    eurekaClient
            );
        }

        PeerEurekaNodes peerEurekaNodes = getPeerEurekaNodes(
                registry,
                eurekaServerConfig,
                eurekaClient.getEurekaClientConfig(),
                serverCodecs,
                applicationInfoManager
        );
 }複製代碼

其中PeerAwareInstanceRegistryImpl和PeerEurekaNodes兩個類看其命名，應該和服務註冊以及Eureka Server高可用有關。先追蹤PeerAwareInstanceRegistryImpl類，在該類有個register()方法，該方法提供了註冊，而且將註冊後信息同步到其餘的Eureka Server服務。代碼以下：

public void register(final InstanceInfo info, final boolean isReplication) {
        int leaseDuration = Lease.DEFAULT_DURATION_IN_SECS;
        if (info.getLeaseInfo() != null && info.getLeaseInfo().getDurationInSecs() > 0) {
            leaseDuration = info.getLeaseInfo().getDurationInSecs();
        }
        super.register(info, leaseDuration, isReplication);
        replicateToPeers(Action.Register, info.getAppName(), info.getId(), info, null, isReplication);
    }複製代碼

其中 super.register(info, leaseDuration, isReplication)方法，點擊進去到子類AbstractInstanceRegistry能夠發現更多細節，其中註冊列表的信息被保存在一個Map中。replicateToPeers()方法，即同步到其餘Eureka Server的其餘Peers節點，追蹤代碼，發現它會遍歷循環向全部的Peers節點註冊，最終執行類PeerEurekaNodes的register()方法，該方法經過執行一個任務向其餘節點同步該註冊信息，代碼以下：

public void register(final InstanceInfo info) throws Exception {
        long expiryTime = System.currentTimeMillis() + getLeaseRenewalOf(info);
        batchingDispatcher.process(
                taskId("register", info),
                new InstanceReplicationTask(targetHost, Action.Register, info, null, true) {
                    public EurekaHttpResponse<Void> execute() {
                        return replicationClient.register(info);
                    }
                },
                expiryTime
        );
    }複製代碼

通過一系列的源碼追蹤，能夠發現PeerAwareInstanceRegistryImpl的register()方法實現了服務的註冊，而且向其餘Eureka Server的Peer節點同步了該註冊信息，那麼register()方法被誰調用了呢？以前在Eureka Client的分析能夠知道，Eureka Client是經過 http來向Eureka Server註冊的，那麼Eureka Server確定會提供一個註冊的接口給Eureka Client調用，那麼PeerAwareInstanceRegistryImpl的register()方法確定最終會被暴露的Http接口所調用。在Idea開發工具，按住alt+鼠標左鍵，能夠很快定位到ApplicationResource類的addInstance ()方法，即服務註冊的接口，其代碼以下：

@POST
    @Consumes({"application/json", "application/xml"})
    public Response addInstance(InstanceInfo info,
                                @HeaderParam(PeerEurekaNode.HEADER_REPLICATION) String isReplication) {

    ...//省略代碼 
               registry.register(info, "true".equals(isReplication));
        return Response.status(204).build();  // 204 to be backwards compatible
    }複製代碼

Renew服務續約

服務續約和服務註冊很是相似，經過以前的分析能夠知道，服務註冊在Eureka Client程序啓動以後開啓，並同時開啓服務續約的定時任務。在eureka-client-1.6.2.jar的DiscoveryClient的類下有renew()方法，其代碼以下：

/** * Renew with the eureka service by making the appropriate REST call */
    boolean renew() {
        EurekaHttpResponse<InstanceInfo> httpResponse;
        try {
            httpResponse = eurekaTransport.registrationClient.sendHeartBeat(instanceInfo.getAppName(), instanceInfo.getId(), instanceInfo, null);
            logger.debug("{} - Heartbeat status: {}", PREFIX + appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());
            if (httpResponse.getStatusCode() == 404) {
                REREGISTER_COUNTER.increment();
                logger.info("{} - Re-registering apps/{}", PREFIX + appPathIdentifier, instanceInfo.getAppName());
                return register();
            }
            return httpResponse.getStatusCode() == 200;
        } catch (Throwable e) {
            logger.error("{} - was unable to send heartbeat!", PREFIX + appPathIdentifier, e);
            return false;
        }
    }複製代碼

另外服務端的續約接口在eureka-core:1.6.2.jar的 com.netflix.eureka包下的InstanceResource類下，接口方法爲renewLease()，它是REST接口。爲了減小類篇幅，省略了大部分代碼的展現。其中有個registry.renew()方法，即服務續約，代碼以下:

@PUT
public Response renewLease(...參數省略）{
     ...  代碼省略
    boolean isSuccess=registry.renew(app.getName(),id, isFromReplicaNode);
       ...  代碼省略
 }複製代碼

讀者能夠跟蹤registry.renew的代碼一直深刻研究。在這裏就再也不多講述。另外服務續約有2個參數是能夠配置，即Eureka Client發送續約心跳的時間參數和Eureka Server在多長時間內沒有收到心跳將實例剔除的時間參數，在默認的狀況下這兩個參數分別爲30秒和90秒，官方給的建議是不要修改，若是有特殊要求仍是能夠調整的，只須要分別在Eureka Client和Eureka Server修改如下參數：

eureka.instance.leaseRenewalIntervalInSeconds
eureka.instance.leaseExpirationDurationInSeconds複製代碼

最後，服務註冊列表的獲取、服務下線和服務剔除就不在這裏進行源碼跟蹤解讀，由於和服務註冊和續約相似，有興趣的朋友能夠本身看下源碼，深刻理解。總的來講，經過讀源碼，能夠發現，總體架構與前面小節的eureka 的高可用架構圖徹底一致。

Eureka Client註冊一個實例爲何這麼慢

Eureka Client一啓動（不是啓動完成），不是當即向Eureka Server註冊，它有一個延遲向服務端註冊的時間，經過跟蹤源碼，能夠發現默認的延遲時間爲40秒，源碼在eureka-client-1.6.2.jar的DefaultEurekaClientConfig類下，代碼以下：

public int getInitialInstanceInfoReplicationIntervalSeconds() {
    return configInstance.getIntProperty(
        namespace + INITIAL_REGISTRATION_REPLICATION_DELAY_KEY, 40).get();
 }複製代碼

Eureka Server的響應緩存
Eureka Server維護每30秒更新的響應緩存,可經過更改配置eureka.server.responseCacheUpdateIntervalMs來修改。因此即便實例剛剛註冊，它也不會出如今調用/ eureka / apps REST端點的結果中。
Eureka Server刷新緩存
Eureka客戶端保留註冊表信息的緩存。該緩存每30秒更新一次（如前所述）。因此，客戶端決定刷新其本地緩存並發現其餘新註冊的實例可能須要30秒。
LoadBalancer Refresh
Ribbon的負載平衡器從本地的Eureka Client獲取服務註冊列表信息。Ribbon自己還維護本地緩存，以免爲每一個請求調用本地客戶端。此緩存每30秒刷新一次（可由ribbon.ServerListRefreshInterval配置）。因此，可能須要30多秒才能使用新註冊的實例。

綜上幾個因素，一個新註冊的實例，特別是啓動較快的實例（默認延遲40秒註冊），不能立刻被Eureka Server發現。另外，剛註冊的Eureka Client也不能當即被其餘服務調用，由於調用方由於各類緩存沒有及時的獲取到新的註冊列表。

Eureka 的自我保護模式

當一個新的Eureka Server出現時，它嘗試從相鄰節點獲取全部實例註冊表信息。若是從Peer節點獲取信息時出現問題，Eureka Serve會嘗試其餘的Peer節點。若是服務器可以成功獲取全部實例，則根據該信息設置應該接收的更新閾值。若是有任什麼時候間，Eureka Serve接收到的續約低於爲該值配置的百分比（默認爲15分鐘內低於85％），則服務器開啓自我保護模式，即再也不剔除註冊列表的信息。

這樣作的好處就是，若是是Eureka Server自身的網絡問題，致使Eureka Client的續約不上，Eureka Client的註冊列表信息再也不被刪除，也就是Eureka Client還能夠被其餘服務消費。