深入理解Eureka之源码解析

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原文首发于：https://www.fangzhipeng.com/springcloud/2017/09/12/eureka-resources/
本文出自方志朋的博客

Eureka的一些概念

Register：服务注册
当Eureka客户端向Eureka Server注册时，它提供自身的元数据，比如IP地址、端口，运行状况指示符URL，主页等。
Renew：服务续约
Eureka客户会每隔30秒发送一次心跳来续约。通过续约来告知Eureka Server该Eureka客户仍然存在，没有出现问题。正常情况下，如果Eureka Server在90秒没有收到Eureka客户的续约，它会将实例从其注册表中删除。建议不要更改续约间隔。
Fetch Registries：获取注册列表信息
Eureka客户端从服务器获取注册表信息，并将其缓存在本地。客户端会使用该信息查找其他服务，从而进行远程调用。该注册列表信息定期（每30秒钟）更新一次。每次返回注册列表信息可能与Eureka客户端的缓存信息不同， Eureka客户端自动处理。如果由于某种原因导致注册列表信息不能及时匹配，Eureka客户端则会重新获取整个注册表信息。 Eureka服务器缓存注册列表信息，整个注册表以及每个应用程序的信息进行了压缩，压缩内容和没有压缩的内容完全相同。Eureka客户端和Eureka 服务器可以使用JSON / XML格式进行通讯。在默认的情况下Eureka客户端使用压缩JSON格式来获取注册列表的信息。
Cancel：服务下线
Eureka客户端在程序关闭时向Eureka服务器发送取消请求。发送请求后，该客户端实例信息将从服务器的实例注册表中删除。该下线请求不会自动完成，它需要调用以下内容：
DiscoveryManager.getInstance().shutdownComponent()；
Eviction 服务剔除
在默认的情况下，当Eureka客户端连续90秒没有向Eureka服务器发送服务续约，即心跳，Eureka服务器会将该服务实例从服务注册列表删除，即服务剔除。

Eureka的高可用架构

如图为Eureka的高级架构图，该图片来自于Eureka开源代码的文档，地址为https://github.com/Netflix/eureka/wiki/Eureka-at-a-glance 。

Eureka的高级架构图

从图可以看出在这个体系中，有2个角色，即Eureka Server和Eureka Client。而Eureka Client又分为Applicaton Service和Application Client，即服务提供者何服务消费者。每个区域有一个Eureka集群，并且每个区域至少有一个eureka服务器可以处理区域故障，以防服务器瘫痪。

Eureka Client向Eureka Serve注册，并将自己的一些客户端信息发送Eureka Serve。然后，Eureka Client通过向Eureka Serve发送心跳（每30秒）来续约服务的。如果客户端持续不能续约，那么，它将在大约90秒内从服务器注册表中删除。注册信息和续订被复制到集群中的Eureka Serve所有节点。来自任何区域的Eureka Client都可以查找注册表信息（每30秒发生一次）。根据这些注册表信息，Application Client可以远程调用Applicaton Service来消费服务。

Register服务注册

服务注册，即Eureka Client向Eureka Server提交自己的服务信息，包括IP地址、端口、service ID等信息。如果Eureka Client没有写service ID，则默认为 ${spring.application.name}。

服务注册其实很简单，在Eureka Client启动的时候，将自身的服务的信息发送到Eureka Server。现在来简单的阅读下源码。在Maven的依赖包下，找到eureka-client-1.6.2.jar包。在com.netflix.discovery包下有个DiscoveryClient类，该类包含了Eureka Client向Eureka Server的相关方法。其中DiscoveryClient实现了EurekaClient接口，并且它是一个单例模式，而EurekaClient继承了LookupService接口。它们之间的关系如图所示。

这里写图片描述

在DiscoveryClient类有一个服务注册的方法register()，该方法是通过Http请求向Eureka Client注册。其代码如下：

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;
    }

在DiscoveryClient类继续追踪register()方法，它被InstanceInfoReplicator 类的run()方法调用，其中InstanceInfoReplicator实现了Runnable接口，run()方法代码如下：

 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);
        }
    }

而InstanceInfoReplicator类是在DiscoveryClient初始化过程中使用的，其中有一个initScheduledTasks()方法。该方法主要开启了获取服务注册列表的信息，如果需要向Eureka Server注册，则开启注册，同时开启了定时向Eureka Server服务续约的定时任务，具体代码如下：

private void initScheduledTasks() {
       ...//省略了任务调度获取注册列表的代码
        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();
                }
            };
          ...
    }

然后在来看Eureka server端的代码，在Maven的eureka-core:1.6.2的jar包下。打开com.netflix.eureka包，很轻松的就发现了又一个EurekaBootStrap的类，BootStrapContext具有最先初始化的权限，所以先看这个类。

protected void initEurekaServerContext() throws Exception {
 
 ...//省略代码
   PeerAwareInstanceRegistry registry;
        if (isAws(applicationInfoManager.getInfo())) {
           ...//省略代码，如果是AWS的代码
        } else {
            registry = new PeerAwareInstanceRegistryImpl(
                    eurekaServerConfig,
                    eurekaClient.getEurekaClientConfig(),
                    serverCodecs,
                    eurekaClient
            );
        }

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

其中PeerAwareInstanceRegistryImpl和PeerEurekaNodes两个类看其命名，应该和服务注册以及Eureka Server高可用有关。先追踪PeerAwareInstanceRegistryImpl类，在该类有个register()方法，该方法提供了注册，并且将注册后信息同步到其他的Eureka Server服务。代码如下：

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);
    }

其中 super.register(info, leaseDuration, isReplication)方法，点击进去到子类AbstractInstanceRegistry可以发现更多细节，其中注册列表的信息被保存在一个Map中。replicateToPeers()方法，即同步到其他Eureka Server的其他Peers节点，追踪代码，发现它会遍历循环向所有的Peers节点注册，最终执行类PeerEurekaNodes的register()方法，该方法通过执行一个任务向其他节点同步该注册信息，代码如下：

  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
        );
    }

经过一系列的源码追踪，可以发现PeerAwareInstanceRegistryImpl的register()方法实现了服务的注册，并且向其他Eureka Server的Peer节点同步了该注册信息，那么register()方法被谁调用了呢？之前在Eureka Client的分析可以知道，Eureka Client是通过 http来向Eureka Server注册的，那么Eureka Server肯定会提供一个注册的接口给Eureka Client调用，那么PeerAwareInstanceRegistryImpl的register()方法肯定最终会被暴露的Http接口所调用。在Idea开发工具，按住alt+鼠标左键，可以很快定位到ApplicationResource类的addInstance ()方法，即服务注册的接口，其代码如下：


@POST
    @Consumes({"application/json", "application/xml"})
    public Response addInstance(InstanceInfo info,
                                @HeaderParam(PeerEurekaNode.HEADER_REPLICATION) String isReplication) {
       
    ...//省略代码                 
               registry.register(info, "true".equals(isReplication));
        return Response.status(204).build();  // 204 to be backwards compatible
    }

Renew服务续约

服务续约和服务注册非常类似，通过之前的分析可以知道，服务注册在Eureka Client程序启动之后开启，并同时开启服务续约的定时任务。在eureka-client-1.6.2.jar的DiscoveryClient的类下有renew()方法，其代码如下：

  /**
     * 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;
        }
    }

另外服务端的续约接口在eureka-core:1.6.2.jar的 com.netflix.eureka包下的InstanceResource类下，接口方法为renewLease()，它是REST接口。为了减少类篇幅，省略了大部分代码的展示。其中有个registry.renew()方法，即服务续约，代码如下:

@PUT
public Response renewLease(...参数省略）{
     ...  代码省略
    boolean isSuccess=registry.renew(app.getName(),id, isFromReplicaNode);
       ...  代码省略
 }

读者可以跟踪registry.renew的代码一直深入研究。在这里就不再多讲述。另外服务续约有2个参数是可以配置，即Eureka Client发送续约心跳的时间参数和Eureka Server在多长时间内没有收到心跳将实例剔除的时间参数，在默认的情况下这两个参数分别为30秒和90秒，官方给的建议是不要修改，如果有特殊要求还是可以调整的，只需要分别在Eureka Client和Eureka Server修改以下参数：

eureka.instance.leaseRenewalIntervalInSeconds
eureka.instance.leaseExpirationDurationInSeconds

最后，服务注册列表的获取、服务下线和服务剔除就不在这里进行源码跟踪解读，因为和服务注册和续约类似，有兴趣的朋友可以自己看下源码，深入理解。总的来说，通过读源码，可以发现，整体架构与前面小节的eureka 的高可用架构图完全一致。

Eureka Client注册一个实例为什么这么慢

Eureka Client一启动（不是启动完成），不是立即向Eureka Server注册，它有一个延迟向服务端注册的时间，通过跟踪源码，可以发现默认的延迟时间为40秒，源码在eureka-client-1.6.2.jar的DefaultEurekaClientConfig类下，代码如下：

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

Eureka Server的响应缓存
Eureka Server维护每30秒更新的响应缓存,可通过更改配置eureka.server.responseCacheUpdateIntervalMs来修改。所以即使实例刚刚注册，它也不会出现在调用/ eureka / apps REST端点的结果中。
Eureka Server刷新缓存
Eureka客户端保留注册表信息的缓存。该缓存每30秒更新一次（如前所述）。因此，客户端决定刷新其本地缓存并发现其他新注册的实例可能需要30秒。
LoadBalancer Refresh
Ribbon的负载平衡器从本地的Eureka Client获取服务注册列表信息。Ribbon本身还维护本地缓存，以避免为每个请求调用本地客户端。此缓存每30秒刷新一次（可由ribbon.ServerListRefreshInterval配置）。所以，可能需要30多秒才能使用新注册的实例。

综上几个因素，一个新注册的实例，特别是启动较快的实例（默认延迟40秒注册），不能马上被Eureka Server发现。另外，刚注册的Eureka Client也不能立即被其他服务调用，因为调用方因为各种缓存没有及时的获取到新的注册列表。

Eureka 的自我保护模式

当一个新的Eureka Server出现时，它尝试从相邻节点获取所有实例注册表信息。如果从Peer节点获取信息时出现问题，Eureka Serve会尝试其他的Peer节点。如果服务器能够成功获取所有实例，则根据该信息设置应该接收的更新阈值。如果有任何时间，Eureka Serve接收到的续约低于为该值配置的百分比（默认为15分钟内低于85％），则服务器开启自我保护模式，即不再剔除注册列表的信息。

这样做的好处就是，如果是Eureka Server自身的网络问题，导致Eureka Client的续约不上，Eureka Client的注册列表信息不再被删除，也就是Eureka Client还可以被其他服务消费。