來深入了解一下 Eureka 的工作機(jī)制及相關(guān)原理
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Eureka 工作原理
我們來學(xué)習(xí) Eureka，了解它的相關(guān)概念、工作流程機(jī)制等。
Eureka 作為 Spring Cloud 體系中最核心、默認(rèn)的注冊(cè)中心組件，研究它的運(yùn)行機(jī)制，有助于我們?cè)诠ぷ髦懈玫厥褂盟?/p>
Eureka 核心概念
回到上節(jié)的服務(wù)注冊(cè)調(diào)用示意圖，服務(wù)提供者和服務(wù)的消費(fèi)者，本質(zhì)上也是 Eureka Client 角色。整體上可以分為兩個(gè)主體：Eureka Server 和 Eureka Client。
Eureka Server：注冊(cè)中心服務(wù)端
注冊(cè)中心服務(wù)端主要對(duì)外提供了三個(gè)功能：
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服務(wù)注冊(cè)
服務(wù)提供者啟動(dòng)時(shí)，會(huì)通過 Eureka Client 向 Eureka Server 注冊(cè)信息，Eureka Server 會(huì)存儲(chǔ)該服務(wù)的信息，Eureka Server 內(nèi)部有二層緩存機(jī)制來維護(hù)整個(gè)注冊(cè)表
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提供注冊(cè)表
服務(wù)消費(fèi)者在調(diào)用服務(wù)時(shí)，如果 Eureka Client 沒有緩存注冊(cè)表的話，會(huì)從 Eureka Server 獲取最新的注冊(cè)表
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同步狀態(tài)
Eureka Client 通過注冊(cè)、心跳機(jī)制和 Eureka Server 同步當(dāng)前客戶端的狀態(tài)。
Eureka Client：注冊(cè)中心客戶端
Eureka Client 是一個(gè) Java 客戶端，用于簡(jiǎn)化與 Eureka Server 的交互。Eureka Client 會(huì)拉取、更新和緩存 Eureka Server 中的信息。因此當(dāng)所有的 Eureka Server 節(jié)點(diǎn)都宕掉，服務(wù)消費(fèi)者依然可以使用緩存中的信息找到服務(wù)提供者，但是當(dāng)服務(wù)有更改的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)信息不一致。
Register: 服務(wù)注冊(cè)
服務(wù)的提供者，將自身注冊(cè)到注冊(cè)中心，服務(wù)提供者也是一個(gè) Eureka Client。當(dāng) Eureka Client 向 Eureka Server 注冊(cè)時(shí)，它提供自身的元數(shù)據(jù)，比如 IP 地址、端口，運(yùn)行狀況指示符 URL，主頁等。
Renew: 服務(wù)續(xù)約
Eureka Client 會(huì)每隔 30 秒發(fā)送一次心跳來續(xù)約。通過續(xù)約來告知 Eureka Server 該 Eureka Client 運(yùn)行正常，沒有出現(xiàn)問題。默認(rèn)情況下，如果 Eureka Server 在 90 秒內(nèi)沒有收到 Eureka Client 的續(xù)約，Server 端會(huì)將實(shí)例從其注冊(cè)表中刪除，此時(shí)間可配置，一般情況不建議更改。
服務(wù)續(xù)約的兩個(gè)重要屬性
# 服務(wù)續(xù)約任務(wù)的調(diào)用間隔時(shí)間，默認(rèn)為30秒
eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=30
# 服務(wù)失效的時(shí)間，默認(rèn)為90秒。
eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds=90
Eviction 服務(wù)剔除
當(dāng) Eureka Client 和 Eureka Server 不再有心跳時(shí)，Eureka Server 會(huì)將該服務(wù)實(shí)例從服務(wù)注冊(cè)列表中刪除，即服務(wù)剔除。
Cancel: 服務(wù)下線
Eureka Client 在程序關(guān)閉時(shí)向 Eureka Server 發(fā)送取消請(qǐng)求。發(fā)送請(qǐng)求后，該客戶端實(shí)例信息將從 Eureka Server 的實(shí)例注冊(cè)表中刪除。該下線請(qǐng)求不會(huì)自動(dòng)完成，它需要調(diào)用以下內(nèi)容：
DiscoveryManager.getInstance().shutdownComponent()；
GetRegisty: 獲取注冊(cè)列表信息
Eureka Client 從服務(wù)器獲取注冊(cè)表信息，并將其緩存在本地。客戶端會(huì)使用該信息查找其他服務(wù)，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。該注冊(cè)列表信息定期（每30秒鐘）更新一次。每次返回注冊(cè)列表信息可能與 Eureka Client 的緩存信息不同，Eureka Client 自動(dòng)處理。
如果由于某種原因?qū)е伦?cè)列表信息不能及時(shí)匹配，Eureka Client 則會(huì)重新獲取整個(gè)注冊(cè)表信息。Eureka Server 緩存注冊(cè)列表信息，整個(gè)注冊(cè)表以及每個(gè)應(yīng)用程序的信息進(jìn)行了壓縮，壓縮內(nèi)容和沒有壓縮的內(nèi)容完全相同。
Eureka Client 和 Eureka Server 可以使用 JSON/XML 格式進(jìn)行通訊。在默認(rèn)情況下 Eureka Client 使用壓縮 JSON 格式來獲取注冊(cè)列表的信息。
獲取服務(wù)是服務(wù)消費(fèi)者的基礎(chǔ)，所以必有兩個(gè)重要參數(shù)需要注意：
# 啟用服務(wù)消費(fèi)者從注冊(cè)中心拉取服務(wù)列表的功能
eureka.client.fetch-registry=true
# 設(shè)置服務(wù)消費(fèi)者從注冊(cè)中心拉取服務(wù)列表的間隔
eureka.client.registry-fetch-interval-seconds=30
Remote Call: 遠(yuǎn)程調(diào)用
當(dāng) Eureka Client 從注冊(cè)中心獲取到服務(wù)提供者信息后，就可以通過 Http 請(qǐng)求調(diào)用對(duì)應(yīng)的服務(wù)；服務(wù)提供者有多個(gè)時(shí)，Eureka Client 客戶端會(huì)通過 Ribbon 自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載均衡。強(qiáng)烈推薦：100道Java中高級(jí)面試題匯總+詳細(xì)拆解
自我保護(hù)機(jī)制
默認(rèn)情況下，如果 Eureka Server 在一定的 90s 內(nèi)沒有接收到某個(gè)微服務(wù)實(shí)例的心跳，會(huì)注銷該實(shí)例。但是在微服務(wù)架構(gòu)下服務(wù)之間通常都是跨進(jìn)程調(diào)用，網(wǎng)絡(luò)通信往往會(huì)面臨著各種問題，比如微服務(wù)狀態(tài)正常，網(wǎng)絡(luò)分區(qū)故障，導(dǎo)致此實(shí)例被注銷。
固定時(shí)間內(nèi)大量實(shí)例被注銷，可能會(huì)嚴(yán)重威脅整個(gè)微服務(wù)架構(gòu)的可用性。為了解決這個(gè)問題，Eureka 開發(fā)了自我保護(hù)機(jī)制，那么什么是自我保護(hù)機(jī)制呢？
Eureka Server 在運(yùn)行期間會(huì)去統(tǒng)計(jì)心跳失敗比例在 15 分鐘之內(nèi)是否低于 85%，如果低于 85%，Eureka Server 即會(huì)進(jìn)入自我保護(hù)機(jī)制。
Eureka Server 觸發(fā)自我保護(hù)機(jī)制后，頁面會(huì)出現(xiàn)提示：
Eureka Server 進(jìn)入自我保護(hù)機(jī)制，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：
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Eureka 不再從注冊(cè)列表中移除因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒收到心跳而應(yīng)該過期的服務(wù) -
Eureka 仍然能夠接受新服務(wù)的注冊(cè)和查詢請(qǐng)求，但是不會(huì)被同步到其它節(jié)點(diǎn)上(即保證當(dāng)前節(jié)點(diǎn)依然可用) -
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時(shí)，當(dāng)前實(shí)例新的注冊(cè)信息會(huì)被同步到其它節(jié)點(diǎn)中
Eureka 自我保護(hù)機(jī)制是為了防止誤殺服務(wù)而提供的一個(gè)機(jī)制。當(dāng)個(gè)別客戶端出現(xiàn)心跳失聯(lián)時(shí)，則認(rèn)為是客戶端的問題，剔除掉客戶端；當(dāng) Eureka 捕獲到大量的心跳失敗時(shí)，則認(rèn)為可能是網(wǎng)絡(luò)問題，進(jìn)入自我保護(hù)機(jī)制；當(dāng)客戶端心跳恢復(fù)時(shí)，Eureka 會(huì)自動(dòng)退出自我保護(hù)機(jī)制。
如果在保護(hù)期內(nèi)剛好這個(gè)服務(wù)提供者非正常下線了，此時(shí)服務(wù)消費(fèi)者就會(huì)拿到一個(gè)無效的服務(wù)實(shí)例，即會(huì)調(diào)用失敗。對(duì)于這個(gè)問題需要服務(wù)消費(fèi)者端要有一些容錯(cuò)機(jī)制，如重試，斷路器等。
通過在 Eureka Server 配置如下參數(shù)，開啟或者關(guān)閉保護(hù)機(jī)制，生產(chǎn)環(huán)境建議打開：
eureka.server.enable-self-preservation=true
Eureka 集群原理
再來看看 Eureka 集群的工作原理。我們假設(shè)有三臺(tái) Eureka Server 組成的集群，第一臺(tái) Eureka Server 在北京機(jī)房，另外兩臺(tái) Eureka Server 在深圳和西安機(jī)房。
這樣三臺(tái) Eureka Server 就組建成了一個(gè)跨區(qū)域的高可用集群，只要三個(gè)地方的任意一個(gè)機(jī)房不出現(xiàn)問題，都不會(huì)影響整個(gè)架構(gòu)的穩(wěn)定性。
從圖中可以看出 Eureka Server 集群相互之間通過 Replicate 來同步數(shù)據(jù)，相互之間不區(qū)分主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)，所有的節(jié)點(diǎn)都是平等的。在這種架構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)通過彼此互相注冊(cè)來提高可用性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要添加一個(gè)或多個(gè)有效的 serviceUrl 指向其他節(jié)點(diǎn)。
如果某臺(tái) Eureka Server 宕機(jī)，Eureka Client 的請(qǐng)求會(huì)自動(dòng)切換到新的 Eureka Server 節(jié)點(diǎn)。當(dāng)宕機(jī)的服務(wù)器重新恢復(fù)后，Eureka 會(huì)再次將其納入到服務(wù)器集群管理之中。當(dāng)節(jié)點(diǎn)開始接受客戶端請(qǐng)求時(shí)，所有的操作都會(huì)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間復(fù)制，將請(qǐng)求復(fù)制到其它 Eureka Server 當(dāng)前所知的所有節(jié)點(diǎn)中。
另外 Eureka Server 的同步遵循著一個(gè)非常簡(jiǎn)單的原則：只要有一條邊將節(jié)點(diǎn)連接，就可以進(jìn)行信息傳播與同步。所以，如果存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)，只需要將節(jié)點(diǎn)之間兩兩連接起來形成通路，那么其它注冊(cè)中心都可以共享信息。每個(gè) Eureka Server 同時(shí)也是 Eureka Client，多個(gè) Eureka Server 之間通過 P2P 的方式完成服務(wù)注冊(cè)表的同步。
Eureka Server 集群之間的狀態(tài)是采用異步方式同步的，所以不保證節(jié)點(diǎn)間的狀態(tài)一定是一致的，不過基本能保證最終狀態(tài)是一致的。
Eureka 分區(qū)
Eureka 提供了 Region 和 Zone 兩個(gè)概念來進(jìn)行分區(qū)，這兩個(gè)概念均來自于亞馬遜的 AWS:
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region：可以理解為地理上的不同區(qū)域，比如亞洲地區(qū)，中國(guó)區(qū)或者深圳等等。沒有具體大小的限制。根據(jù)項(xiàng)目具體的情況，可以自行合理劃分 region。
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zone：可以簡(jiǎn)單理解為 region 內(nèi)的具體機(jī)房，比如說 region 劃分為深圳，然后深圳有兩個(gè)機(jī)房，就可以在此 region 之下劃分出 zone1、zone2 兩個(gè) zone。
上圖中的 us-east-1c、us-east-1d、us-east-1e 就代表了不同的 Zone。Zone 內(nèi)的 Eureka Client 優(yōu)先和 Zone 內(nèi)的 Eureka Server 進(jìn)行心跳同步，同樣調(diào)用端優(yōu)先在 Zone 內(nèi)的 Eureka Server 獲取服務(wù)列表，當(dāng) Zone 內(nèi)的 Eureka Server 掛掉之后，才會(huì)從別的 Zone 中獲取信息。
Eurka 保證 AP
Eureka Server 各個(gè)節(jié)點(diǎn)都是平等的，幾個(gè)節(jié)點(diǎn)掛掉不會(huì)影響正常節(jié)點(diǎn)的工作，剩余的節(jié)點(diǎn)依然可以提供注冊(cè)和查詢服務(wù)。而 Eureka Client 在向某個(gè) Eureka 注冊(cè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)連接失敗，則會(huì)自動(dòng)切換至其它節(jié)點(diǎn)。只要有一臺(tái) Eureka Server 還在，就能保證注冊(cè)服務(wù)可用(保證可用性)，只不過查到的信息可能不是最新的(不保證強(qiáng)一致性)。強(qiáng)烈推薦：100道Java中高級(jí)面試題匯總+詳細(xì)拆解
Eurka 工作流程
了解完 Eureka 核心概念，自我保護(hù)機(jī)制，以及集群內(nèi)的工作原理后，我們來整體梳理一下 Eureka 的工作流程：
1、Eureka Server 啟動(dòng)成功，等待服務(wù)端注冊(cè)。在啟動(dòng)過程中如果配置了集群，集群之間定時(shí)通過 Replicate 同步注冊(cè)表，每個(gè) Eureka Server 都存在獨(dú)立完整的服務(wù)注冊(cè)表信息
2、Eureka Client 啟動(dòng)時(shí)根據(jù)配置的 Eureka Server 地址去注冊(cè)中心注冊(cè)服務(wù)
3、Eureka Client 會(huì)每 30s 向 Eureka Server 發(fā)送一次心跳請(qǐng)求，證明客戶端服務(wù)正常
4、當(dāng) Eureka Server 90s 內(nèi)沒有收到 Eureka Client 的心跳，注冊(cè)中心則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)失效，會(huì)注銷該實(shí)例
5、單位時(shí)間內(nèi) Eureka Server 統(tǒng)計(jì)到有大量的 Eureka Client 沒有上送心跳，則認(rèn)為可能為網(wǎng)絡(luò)異常，進(jìn)入自我保護(hù)機(jī)制，不再剔除沒有上送心跳的客戶端
6、當(dāng) Eureka Client 心跳請(qǐng)求恢復(fù)正常之后，Eureka Server 自動(dòng)退出自我保護(hù)模式
7、Eureka Client 定時(shí)全量或者增量從注冊(cè)中心獲取服務(wù)注冊(cè)表，并且將獲取到的信息緩存到本地
8、服務(wù)調(diào)用時(shí)，Eureka Client 會(huì)先從本地緩存找尋調(diào)取的服務(wù)。如果獲取不到，先從注冊(cè)中心刷新注冊(cè)表，再同步到本地緩存
9、Eureka Client 獲取到目標(biāo)服務(wù)器信息，發(fā)起服務(wù)調(diào)用
10、Eureka Client 程序關(guān)閉時(shí)向 Eureka Server 發(fā)送取消請(qǐng)求，Eureka Server 將實(shí)例從注冊(cè)表中刪除
這就是Eurka基本工作流程
總結(jié)
講了 Eureka 核心概念、Eureka 自我保護(hù)機(jī)制和 Eureka 集群原理。通過分析 Eureka 工作原理，我可以明顯地感覺到 Eureka 的設(shè)計(jì)之巧妙，通過一些列的機(jī)制，完美地解決了注冊(cè)中心的穩(wěn)定性和高可用性。
Eureka 為了保障注冊(cè)中心的高可用性，容忍了數(shù)據(jù)的非強(qiáng)一致性，服務(wù)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)可能不一致， Client-Server 間的數(shù)據(jù)可能不一致。比較適合跨越多機(jī)房、對(duì)注冊(cè)中心服務(wù)可用性要求較高的使用場(chǎng)景。
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