Eureka 工作原理
Eureka 工作原理
Eureka 作為 Spring Cloud 體系中最核心、默認(rèn)的注冊中心組件，研究它的運(yùn)行機(jī)制，有助于我們在工作中更好地使用它。
Eureka 核心概念
回到上節(jié)的服務(wù)注冊調(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主體：Eureka Server 和 Eureka Client。
Eureka Server：注冊中心服務(wù)端
注冊中心服務(wù)端主要對外提供了三個功能：
服務(wù)注冊
服務(wù)提供者啟動時，會通過 Eureka Client 向 Eureka Server 注冊信息，Eureka Server 會存儲該服務(wù)的信息，Eureka Server 內(nèi)部有二層緩存機(jī)制來維護(hù)整個注冊表
提供注冊表
服務(wù)消費(fèi)者在調(diào)用服務(wù)時，如果 Eureka Client 沒有緩存注冊表的話，會從 Eureka Server 獲取最新的注冊表
同步狀態(tài)
Eureka Client 通過注冊、心跳機(jī)制和 Eureka Server 同步當(dāng)前客戶端的狀態(tài)。
Eureka Client：注冊中心客戶端
Eureka Client 是一個 Java 客戶端，用于簡化與 Eureka Server 的交互。Eureka Client 會拉取、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)有更改的時候會出現(xiàn)信息不一致。
Register: 服務(wù)注冊
服務(wù)的提供者，將自身注冊到注冊中心，服務(wù)提供者也是一個 Eureka Client。當(dāng) Eureka Client 向 Eureka Server 注冊時，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 端會將實例從其注冊表中刪除，此時間可配置，一般情況不建議更改。
服務(wù)續(xù)約的兩個重要屬性
Eviction 服務(wù)剔除
當(dāng) Eureka Client 和 Eureka Server 不再有心跳時，Eureka Server 會將該服務(wù)實例從服務(wù)注冊列表中刪除，即服務(wù)剔除。
Cancel: 服務(wù)下線
Eureka Client 在程序關(guān)閉時向 Eureka Server 發(fā)送取消請求。 發(fā)送請求后，該客戶端實例信息將從 Eureka Server 的實例注冊表中刪除。該下線請求不會自動完成，它需要調(diào)用以下內(nèi)容：
GetRegisty: 獲取注冊列表信息
Eureka Client 從服務(wù)器獲取注冊表信息，并將其緩存在本地。客戶端會使用該信息查找其他服務(wù)，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。該注冊列表信息定期（每30秒鐘）更新一次。每次返回注冊列表信息可能與 Eureka Client 的緩存信息不同，Eureka Client 自動處理。
如果由于某種原因?qū)е伦粤斜硇畔⒉荒芗皶r匹配，Eureka Client 則會重新獲取整個注冊表信息。 Eureka Server 緩存注冊列表信息，整個注冊表以及每個應(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)，所以必有兩個重要參數(shù)需要注意：
Remote Call: 遠(yuǎn)程調(diào)用
當(dāng) Eureka Client 從注冊中心獲取到服務(wù)提供者信息后，就可以通過 Http 請求調(diào)用對應(yīng)的服務(wù)；服務(wù)提供者有多個時，Eureka Client 客戶端會通過 Ribbon 自動進(jìn)行負(fù)載均衡。
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)沒有接收到某個微服務(wù)實例的心跳，會注銷該實例。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)致此實例被注銷。
固定時間內(nèi)大量實例被注銷，可能會嚴(yán)重威脅整個微服務(wù)架構(gòu)的可用性。為了解決這個問題，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)行期間會去統(tǒng)計心跳失敗比例在 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，頁面會出現(xiàn)提示：
Eureka Server 進(jìn)入自我保護(hù)機(jī)制，會出現(xiàn)以下幾種情況：
(1 Eureka 不再從注冊列表中移除因為長時間沒收到心跳而應(yīng)該過期的服務(wù)
(2 Eureka 仍然能夠接受新服務(wù)的注冊和查詢請求，但是不會被同步到其它節(jié)點上(即保證當(dāng)前節(jié)點依然可用)
(3 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時，當(dāng)前實例新的注冊信息會被同步到其它節(jié)點中
Eureka 自我保護(hù)機(jī)制是為了防止誤殺服務(wù)而提供的一個機(jī)制。當(dāng)個別客戶端出現(xiàn)心跳失聯(lián)時，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，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，Eureka 會自動退出自我保護(hù)機(jī)制。
如果在保護(hù)期內(nèi)剛好這個服務(wù)提供者非正常下線了，此時服務(wù)消費(fèi)者就會拿到一個無效的服務(wù)實例，即會調(diào)用失敗。對于這個問題需要服務(wù)消費(fèi)者端要有一些容錯機(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 集群原理
再來看看 Eureka 集群的工作原理。我們假設(shè)有三臺 Eureka Server 組成的集群，第一臺 Eureka Server 在北京機(jī)房，另外兩臺 Eureka Server 在深圳和西安機(jī)房。這樣三臺 Eureka Server 就組建成了一個跨區(qū)域的高可用集群，只要三個地方的任意一個機(jī)房不出現(xiàn)問題，都不會影響整個架構(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)點和從節(jié)點，所有的節(jié)點都是平等的。在這種架構(gòu)中，節(jié)點通過彼此互相注冊來提高可用性，每個節(jié)點需要添加一個或多個有效的 serviceUrl 指向其他節(jié)點。
如果某臺 Eureka Server 宕機(jī)，Eureka Client 的請求會自動切換到新的 Eureka Server 節(jié)點。當(dāng)宕機(jī)的服務(wù)器重新恢復(fù)后，Eureka 會再次將其納入到服務(wù)器集群管理之中。當(dāng)節(jié)點開始接受客戶端請求時，所有的操作都會進(jìn)行節(jié)點間復(fù)制，將請求復(fù)制到其它 Eureka Server 當(dāng)前所知的所有節(jié)點中。
另外 Eureka Server 的同步遵循著一個非常簡單的原則：只要有一條邊將節(jié)點連接，就可以進(jìn)行信息傳播與同步。所以，如果存在多個節(jié)點，只需要將節(jié)點之間兩兩連接起來形成通路，那么其它注冊中心都可以共享信息。每個 Eureka Server 同時也是 Eureka Client，多個 Eureka Server 之間通過 P2P 的方式完成服務(wù)注冊表的同步。
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 兩個概念來進(jìn)行分區(qū)，這兩個概念均來自于亞馬遜的 AWS:
region：可以理解為地理上的不同區(qū)域，比如亞洲地區(qū)，中國區(qū)或者深圳等等。沒有具體大小的限制。根據(jù)項目具體的情況，可以自行合理劃分 region。
zone：可以簡單理解為 region 內(nèi)的具體機(jī)房，比如說 region 劃分為深圳，然后深圳有兩個機(jī)房，就可以在此 region 之下劃分出 zone1、zone2 兩個 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，才會從別的 Zone 中獲取信息。
Eurka 保證 AP
Eureka Server 各個節(jié)點都是平等的，幾個節(jié)點掛掉不會影響正常節(jié)點的工作，剩余的節(jié)點依然可以提供注冊和查詢服務(wù)。而 Eureka Client 在向某個 Eureka 注冊時，如果發(fā)現(xiàn)連接失敗，則會自動切換至其它節(jié)點。只要有一臺 Eureka Server 還在，就能保證注冊服務(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)。
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：
Eureka Server 啟動成功，等待服務(wù)端注冊。在啟動過程中如果配置了集群，集群之間定時通過 Replicate 同步注冊表，每個 Eureka Server 都存在獨(dú)立完整的服務(wù)注冊表信息
Eureka Client 啟動時根據(jù)配置的 Eureka Server 地址去注冊中心注冊服務(wù)
Eureka Client 會每 30s 向 Eureka Server 發(fā)送一次心跳請求，證明客戶端服務(wù)正常
當(dāng) Eureka Server 90s 內(nèi)沒有收到 Eureka Client 的心跳，注冊中心則認(rèn)為該節(jié)點失效，會注銷該實例
單位時間內(nèi) Eureka Server 統(tǒng)計到有大量的 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
當(dāng) Eureka Client 心跳請求恢復(fù)正常之后，Eureka Server 自動退出自我保護(hù)模式
Eureka Client 定時全量或者增量從注冊中心獲取服務(wù)注冊表，并且將獲取到的信息緩存到本地
服務(wù)調(diào)用時，Eureka Client 會先從本地緩存找尋調(diào)取的服務(wù)。如果獲取不到，先從注冊中心刷新注冊表，再同步到本地緩存
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)閉時向 Eureka Server 發(fā)送取消請求，Eureka Server 將實例從注冊表中刪除
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，你可以明顯地感覺到 Eureka 的設(shè)計之巧妙，通過一些列的機(jī)制，完美地解決了注冊中心的穩(wěn)定性和高可用性。
Eureka 為了保障注冊中心的高可用性，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、對注冊中心服務(wù)可用性要求較高的使用場景。
