Eureka原理Eureka原理

74 阅读 0 评论 49 点赞

我是靠谱客的博主拼搏鲜花，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Eureka原理Eureka原理，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

Eureka原理

简介

Eureka 是一种基于 REST（表述性状态传输）的服务，主要用于 AWS 云中，用于定位服务，以实现中间层服务器的负载平衡和故障转移。我们称此服务为 Eureka 服务器。 Eureka 还附带了一个基于 Java 的客户端组件，即 Eureka 客户端，这使得与服务的交互更加容易。客户端还有一个内置的负载均衡器，可以进行基本的循环负载均衡。

eureka架构图

在这里插入图片描述 Eureka Server：提供服务注册和发现，多个Eureka Server之间会同步数据，做到状态一致（最终一致性）
Service Provider：服务提供方，将自身服务注册到Eureka，从而使服务消费方能够找到
Service Consumer：服务消费方，从Eureka获取注册服务列表，从而能够消费服务

Eureka工作流程

参考：https://blog.csdn.net/qwe86314/article/details/94552801

服务发现原理
eureka server可以集群部署，多个节点之间会进行（异步方式）数据同步，保证数据最终一致性，Eureka Server作为一个开箱即用的服务注册中心，提供的功能包括：服务注册、接收服务心跳、服务剔除、服务下线等。需要注意的是，Eureka Server同时也是一个Eureka Client，在不禁止Eureka Server的客户端行为时，它会向它配置文件中的其他Eureka Server进行拉取注册表、服务注册和发送心跳等操作。

服务注册
服务提供者启动时，会通过 Eureka Client 向 Eureka Server 注册信息，Eureka Server 会存储该服务的信息，Eureka Server 内部有二层缓存机制来维护整个注册表

提供注册表
服务消费者在调用服务时，如果 Eureka Client 没有缓存注册表的话，会从 Eureka Server 获取最新的注册表

同步状态
Eureka Client 通过注册、心跳机制和 Eureka Server 同步当前客户端的状态。

Eureka Client：注册中心客户端
Eureka Client 是一个 Java 客户端，用于简化与 Eureka Server 的交互。Eureka Client 会拉取、更新和缓存 Eureka Server 中的信息。因此当所有的 Eureka Server 节点都宕掉，服务消费者依然可以使用缓存中的信息找到服务提供者，但是当服务有更改的时候会出现信息不一致。

Register: 服务注册
服务的提供者，将自身注册到注册中心，服务提供者也是一个 Eureka Client。当 Eureka Client 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 Client 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 Client 运行正常，没有出现问题。默认情况下，如果 Eureka Server 在 90 秒内没有收到 Eureka Client 的续约，Server 端会将实例从其注册表中删除，此时间可配置，一般情况不建议更改。

服务续约的两个重要属性
服务续约任务的调用间隔时间，默认为30秒
eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=30

服务失效的时间，默认为90秒。
eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds=90

Eviction 服务剔除
当 Eureka Client 和 Eureka Server 不再有心跳时，Eureka Server 会将该服务实例从服务注册列表中删除，即服务剔除。Eureka Server中有一个EvictionTask，用于检查服务是否失效。Eviction（失效服务剔除）用来定期（默认为每60秒）在Eureka Server检测失效的服务，检测标准就是超过一定时间没有Renew的服务。默认失效时间为90秒，也就是如果有服务超过90秒没有向Eureka Server发起Renew请求的话，就会被当做失效服务剔除掉。失效时间可以通过

Cancel: 服务下线
Eureka Client 在程序关闭时向 Eureka Server 发送取消请求。发送请求后，该客户端实例信息将从 Eureka Server 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：

GetRegisty: 获取注册列表信息
Eureka Client 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 Client 的缓存信息不同，Eureka Client 自动处理。
Eureka consumer服务信息的拉取分为全量式拉取和增量式拉取，eureka consumer启动时进行全量拉取，运行过程中由定时任务进行增量式拉取，如果网络出现异常，可能导致先拉取的数据被旧数据覆盖（比如上一次拉取线程获取结果较慢，数据已更新情况下使用返回结果再次更新，导致数据版本落后），产生脏数据。对此，eureka通过类型AtomicLong的fetchRegistryGeneration对数据版本进行跟踪，版本不一致则表示此次拉取到的数据已过期。

如果由于某种原因导致注册列表信息不能及时匹配，Eureka Client 则会重新获取整个注册表信息。 Eureka Server 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 Client 和 Eureka Server 可以使用 JSON/XML 格式进行通讯。在默认情况下 Eureka Client 使用压缩 JSON 格式来获取注册列表的信息。

获取服务是服务消费者的基础，所以必有两个重要参数需要注意：
# 启用服务消费者从注册中心拉取服务列表的功能
eureka.client.fetch-registry=true

# 设置服务消费者从注册中心拉取服务列表的间隔
eureka.client.registry-fetch-interval-seconds=30

Remote Call: 远程调用
当 Eureka Client 从注册中心获取到服务提供者信息后，就可以通过 Http 请求调用对应的服务；服务提供者有多个时，Eureka Client 客户端会通过 Ribbon 自动进行负载均衡。

自我保护机制
自我保护机制主要在Eureka Client和Eureka Server之间存在网络分区的情况下发挥保护作用，在服务器端和客户端都有对应实现。假设在某种特定的情况下（如网络故障）, Eureka Client和Eureka Server无法进行通信，此时Eureka Client无法向Eureka Server发起注册和续约请求，Eureka Server中就可能因注册表中的服务实例租约出现大量过期而面临被剔除的危险，然而此时的Eureka Client可能是处于健康状态的（可接受服务访问），如果直接将注册表中大量过期的服务实例租约剔除显然是不合理的，自我保护机制提高了eureka的服务可用性。
当自我保护机制触发时，Eureka不再从注册列表中移除因为长时间没收到心跳而应该过期的服务，仍能查询服务信息并且接受新服务注册请求，也就是其他功能是正常的。这里思考下，如果eureka节点A触发自我保护机制过程中，有新服务注册了然后网络回复后，其他peer节点能收到A节点的新服务信息，数据同步到peer过程中是有网络异常重试的，也就是说，是能保证最终一致性的。
默认情况下，如果 Eureka Server 在一定的 90s 内没有接收到某个微服务实例的心跳，会注销该实例。但是在微服务架构下服务之间通常都是跨进程调用，网络通信往往会面临着各种问题，比如微服务状态正常，网络分区故障，导致此实例被注销。固定时间内大量实例被注销，可能会严重威胁整个微服务架构的可用性。为了解决这个问题，Eureka 开发了自我保护机制。Eureka Server 在运行期间会去统计心跳失败比例在 15 分钟之内是否低于 85%，如果低于 85%，Eureka Server 即会进入自我保护机制。

数据存储过程

服务存储的数据结构可以简单的理解为是一个两层的HashMap结构（为了保证线程安全使用的ConcurrentHashMap）
缓存的更新：

删除二级缓存：
client端发送register、renew、cancel请求并更新register注册表之后会删除二级缓存；
server端自身的Evict任务剔除服务后会删除二级缓存；
二级缓存本事设置的失效机制（指的是guava实现的readWriteCacheMap），
加载二级缓存：
client发送Get registry请求后，如果二级缓存中没有，就会触发guava的load机制，从registry中获取原始的服务信息后进行加工处理，然后放入二级缓存中；
server端更新一级缓存的时候，如果二级缓存没有数据也会触发guava的load机制；
更新一级缓存：
server端内置了一个time task会定时将二级缓存中的数据同步到一级缓存中，这其中包括了删除和更新。

Eureka 集群原理

在这里插入图片描述
从图中可以看出 Eureka Server 集群相互之间通过 Replicate 来同步数据，相互之间不区分主节点和从节点，所有的节点都是平等的。在这种架构中，节点通过彼此互相注册来提高可用性，每个节点需要添加一个或多个有效的 serviceUrl 指向其他节点。

如果某台 Eureka Server 宕机，Eureka Client 的请求会自动切换到新的 Eureka Server 节点。当宕机的服务器重新恢复后，Eureka 会再次将其纳入到服务器集群管理之中。当节点开始接受客户端请求时，所有的操作都会进行节点间复制，将请求复制到其它 Eureka Server 当前所知的所有节点中。

另外 Eureka Server 的同步遵循着一个非常简单的原则：只要有一条边将节点连接，就可以进行信息传播与同步。所以，如果存在多个节点，只需要将节点之间两两连接起来形成通路，那么其它注册中心都可以共享信息。每个 Eureka Server 同时也是 Eureka Client，多个 Eureka Server 之间通过 P2P 的方式完成服务注册表的同步。

Eureka Server 集群之间的状态是采用异步方式同步的，所以不保证节点间的状态一定是一致的，不过基本能保证最终状态是一致的。

Eureka 分区
Eureka 提供了 Region 和 Zone 两个概念来进行分区，这两个概念均来自于亚马逊的 AWS:
region：可以理解为地理上的不同区域，比如亚洲地区，中国区或者深圳等等。没有具体大小的限制。根据项目具体的情况，可以自行合理划分 region。
zone：可以简单理解为 region 内的具体机房，比如说 region 划分为深圳，然后深圳有两个机房，就可以在此 region 之下划分出 zone1、zone2 两个 zone。

上图中的 us-east-1c、us-east-1d、us-east-1e 就代表了不同的 Zone。Zone 内的 Eureka Client 优先和 Zone 内的 Eureka Server 进行心跳同步，同样调用端优先在 Zone 内的 Eureka Server 获取服务列表，当 Zone 内的 Eureka Server 挂掉之后，才会从别的 Zone 中获取信息。

从图中可以看出 Eureka Server 集群相互之间通过 Replicate 来同步数据，相互之间不区分主节点和从节点，所有的节点都是平等的。在这种架构中，节点通过彼此互相注册来提高可用性，每个节点需要添加一个或多个有效的 serviceUrl 指向其他节点。

Eureka Server 集群之间的状态是采用异步方式同步的，所以不保证节点间的状态一定是一致的，不过基本能保证最终状态是一致的。

Eurka 保证 AP

Eureka Server 各个节点都是平等的，几个节点挂掉不会影响正常节点的工作，剩余的节点依然可以提供注册和查询服务。而 Eureka Client 在向某个 Eureka 注册时，如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点。只要有一台 Eureka Server 还在，就能保证注册服务可用(保证可用性)，只不过查到的信息可能不是最新的(不保证强一致性)。

Eurka 工作流程

了解完 Eureka 核心概念，自我保护机制，以及集群内的工作原理后，我们来整体梳理一下 Eureka 的工作流程：

1、Eureka Server 启动成功，等待服务端注册。在启动过程中如果配置了集群，集群之间定时通过 Replicate 同步注册表，每个 Eureka Server 都存在独立完整的服务注册表信息

2、Eureka Client 启动时根据配置的 Eureka Server 地址去注册中心注册服务

3、Eureka Client 会每 30s 向 Eureka Server 发送一次心跳请求，证明客户端服务正常

4、当 Eureka Server 90s 内没有收到 Eureka Client 的心跳，注册中心则认为该节点失效，会注销该实例

5、单位时间内 Eureka Server 统计到有大量的 Eureka Client 没有上送心跳，则认为可能为网络异常，进入自我保护机制，不再剔除没有上送心跳的客户端

6、当 Eureka Client 心跳请求恢复正常之后，Eureka Server 自动退出自我保护模式

7、Eureka Client 定时全量或者增量从注册中心获取服务注册表，并且将获取到的信息缓存到本地

8、服务调用时，Eureka Client 会先从本地缓存找寻调取的服务。如果获取不到，先从注册中心刷新注册表，再同步到本地缓存

9、Eureka Client 获取到目标服务器信息，发起服务调用

10、Eureka Client 程序关闭时向 Eureka Server 发送取消请求，Eureka Server 将实例从注册表中删除
Eureka Server 各个节点都是平等的，几个节点挂掉不会影响正常节点的工作，剩余的节点依然可以提供注册和查询服务。而 Eureka Client 在向某个 Eureka 注册时，如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点。只要有一台 Eureka Server 还在，就能保证注册服务可用(保证可用性)，只不过查到的信息可能不是最新的(不保证强一致性)。

对比

1. Eureka和Zookeeper

Zookeeper保证CP
当向注册中心查询服务列表时，我们可以容忍注册中心返回的是几分钟以前的注册信息，但不能接受服务直接down掉不可用。
也就是说，服务注册功能对可用性的要求要高于一致性。但是zk会出现这样一种情况，当master节点因为网络故障与其他节点失去联系时，剩余节点会重新进行leader选举。问题在于，选举leader的时间太长，30 ~ 120s, 且选举期间整个zk集群都是不可用的，这就导致在选举期间注册服务瘫痪。在云部署的环境下，因网络问题使得zk集群失去master节点是较大概率会发生的事，虽然服务能够最终恢复，但是漫长的选举时间导致的注册长期不可用是不能容忍的。

Eureka保证AP
Eureka优先保证可用性。Eureka各个节点都是平等的，几个节点挂掉不会影响正常节点的工作，剩余的节点依然可以提供注册和查询服务。
而Eureka的客户端在向某个Eureka注册或时如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点，只要有一台Eureka还在，就能保证注册服务可用(保证可用性)，只不过查到的信息可能不是最新的(不保证强一致性)。
除此之外，Eureka还有一种自我保护机制，如果在15分钟内超过85%的节点都没有正常的心跳，那么Eureka就认为客户端与注册中心出现了网络故障，此时会出现以下几种情况：

Eureka不再从注册列表中移除因为长时间没收到心跳而应该过期的服务
Eureka仍然能够接受新服务的注册和查询请求，但是不会被同步到其它节点上(即保证当前节点依然可用)
当网络稳定时，当前实例新的注册信息会被同步到其它节点中

因此， Eureka可以很好的应对因网络故障导致部分节点失去联系的情况，而不会像zookeeper那样使整个注册服务瘫痪
就算Eureka节点一个都不可用，还有缓存的服务列表，如EurekaClient本地的服务列表。

2. Eureka与Dubbo对比:

首先A和B是注册到EurekaServer上的，每隔30秒会从Eureka注册中心拉取一次服务列表进行比对合并，注册时服务会将自己的元数据比如ip,port,服务名称注册到EurekaServer；
所以A访问B服务是通过服务列表提供的ip,port,服务名访问的。
这里是EurekaClient服务自身通过每隔30s从注册中心拉取服务列表；
而Dubbo的模式是消费者向注册中心订阅服务列表，如果订阅的服务列表变动，注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者
在这里插入图片描述