Eureka原理分析与实例

灰太狼 2022-01-23 23:39 198阅读 0赞

# 1、概述 #

Spring Cloud 封装了 Netflix 公司开发的 Eureka 模块来实现服务注册和发现(请对比Zookeeper)。Eureka包含两个组件：Eureka Server和Eureka Client

Eureka 采用了 C-S 的设计架构。Eureka Server 作为服务注册功能的服务器，它是服务注册中心。 而系统中的其他微服务，使用 Eureka 的客户端连接到 Eureka Server并维持心跳连接。这样系统的维护人员就可以通过 Eureka Server 来监控系统中各个微服务是否正常运行。SpringCloud 的一些其他模块（比如Zuul）就可以通过 Eureka Server 来发现系统中的其他微服务，并执行相关的逻辑。

Eureka Server提供服务注册服务：各个节点启动后，会在Eureka Server中进行注册，这样EurekaServer中的服务注册表中将会存储所有可用服务节点的信息，服务节点的信息可以在界面中直观的看到。Eureka Client是一个Java客户端，用于简化Eureka Server的交互，客户端同时也具备一个内置的、使用轮询(round-robin)负载算法的负载均衡器。在应用启动后，将会向Eureka Server发送心跳(默认周期为30秒)。如果Eureka Server在多个心跳周期内没有接收到某个节点的心跳，EurekaServer将会从服务注册表中把这个服务节点移除（默认90秒）。

*  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。

### 三大角色 ###

*  Eureka Server 提供服务注册和发现
 *  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 Server：**

*  提供服务注册：各个微服务启动时，会通过Eureka Client向Eureka Server进行注册自己的信息（例如服务信息和网络信息），Eureka Server会存储该服务的信息。
 *  提供服务信息提供：服务消费者在调用服务时，本地Eureka Client没有的情况下，会到Eureka Server拉取信息。
 *  提供服务管理：通过Eureka Client的Cancel、心跳监控、renew等方式来维护该服务提供的信息以确保该服务可用以及服务的更新。
 *  信息同步：每个Eureka Server同时也是Eureka Client，多个Eureka Server之间通过P2P复制的方式完成服务注册表的同步。同步时，被同步信息不会同步出去。也就是说有3个Eureka Server，Server1有新的服务信息时，同步到Server2后，Server2和Server3同步时，Server2不会把从Server1那里同步到的信息同步给Server3，只能由Server1自己同步给Server3。
 *  每个可用区有一个Eureka集群，并且每个可用区至少有一个eureka服务器来处理区内故障。为了实现高可用，一般一个可用区中由三个Eureka Server组成。

**Eureka Client：**

*  Eureka Client是一个Java客户端，用于简化与Eureka Server的交互。并且管理当前微服务，同时为当前的微服务提供服务提供者信息。
 *  Eureka Client会拉取、更新和缓存Eureka Server中的信息。即使所有的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。
 *  Eureka Client在微服务启动后，会周期性地向Eureka Server发送心跳（默认周期为30秒）以续约自己的信息。如果Eureka Server在一定时间内没有接收到某个微服务节点的心跳，Eureka Server将会注销该微服务节点（默认90秒）。
 *  Eureka Client包含服务提供者Applicaton Service和服务消费者Application Client
 *  Applicaton Service：服务提供者，提供服务给别个调用。
 *  Application Client：服务消费者，调用别个提供的服务。
 *  往往大多数服务本身既是服务提供者，也是服务消费者。

# **2、eureka如何管理服务调用** #

eureka如何管理服务调用的？我们先来看个图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1.  在Eureka Client启动的时候，将自身的服务的信息发送到Eureka Server。然后进行2调用当前服务器节点中的其他服务信息，保存到Eureka Client中。当服务间相互调用其它服务时，在Eureka Client中获取服务信息（如服务地址，端口等）后，进行第3步，根据信息直接调用服务。（注：服务的调用通过http(s)调用）
2.  当某个服务仅需要调用其他服务，自身不提供服务调用时。在Eureka Client启动后会拉取Eureka Server的其他服务信息，需要调用时，在Eureka Client的本地缓存中获取信息，调用服务。
3.  Eureka Client通过向Eureka Serve发送心跳（默认每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。 以此来确保当前服务还“活着”，可以被调用。
4.  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），以此来确保调用到的服务是“活的”。并且当某个服务被更新或者新加进来，也可以调用到新的服务。

# **3、Eureka 自我保护模式** #

进入自我保护模式最直观的体现就是Eureka Server首页的警告，如下图红色：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

默认情况下，如果Eureka Server在一定时间内没有接收到某个微服务实例的心跳，Eureka Server将会注销该实例（默认90秒）。但是当网络分区故障发生时，微服务与Eureka Server之间无法正常通信，这就可能变得非常危险了----因为微服务本身是健康的，此时本不应该注销这个微服务。

Eureka Server通过“自我保护模式”来解决这个问题----当Eureka Server节点在短时间内丢失过多客户端时（可能发生了网络分区故障），那么这个节点就会进入自我保护模式。一旦进入该模式，Eureka Server就会保护服务注册表中的信息，不再删除服务注册表中的数据（也就是不会注销任何微服务）。当网络故障恢复后，该Eureka Server节点会自动退出自我保护模式。

**自我保护模式是一种对网络异常的安全保护措施。使用自我保护模式，而已让Eureka集群更加的健壮、稳定**。

# 4、作为服务注册中心，Eureka比Zookeeper好在哪里 #

著名的CAP理论指出，一个分布式系统不可能同时满足C(一致性)、A(可用性)和P(分区容错性)。由于分区容错性在是分布式系统中必须要保证的，因此我们只能在A和C之间进行权衡。在此Zookeeper保证的是CP, 而Eureka则是AP。

###  Zookeeper保证CP ###

ZooKeeper（注：ZooKeeper是著名Hadoop的一个子项目，旨在解决大规模分 布式应用场景下，服务协调同步（Coordinate Service）的问题；它可以为同在一个分布式系统中的其他服务提供：统一命名服务、配置管理、分布式锁服务、集群管理等功能）是个伟大的开源项目，它 很成熟，有相当大的社区来支持它的发展，而且在生产环境得到了广泛的使用；但是用它来做Service发现服务解决方案则是个错误。

在分布式系统领域有个著名的 CAP定理（C- 数据一致性；A-服务可用性；P-服务对网络分区故障的容错性，这三个特性在任何分布式系统中不能同时满足，最多同时满足两个）；ZooKeeper是个 CP的，即任何时刻对ZooKeeper的访问请求能得到一致的数据结果，同时系统对网络分割具备容错性；但是它不能保证每次服务请求的可用性（注：也就 是在极端环境下，ZooKeeper可能会丢弃一些请求，消费者程序需要重新请求才能获得结果）。但是别忘了，ZooKeeper是分布式协调服务，它的 职责是保证数据（注：配置数据，状态数据）在其管辖下的所有服务之间保持同步、一致；所以就不难理解为什么ZooKeeper被设计成CP而不是AP特性 的了，如果是AP的，那么将会带来恐怖的后果（注：ZooKeeper就像交叉路口的信号灯一样，你能想象在交通要道突然信号灯失灵的情况吗？）。而且， 作为ZooKeeper的核心实现算法Zab，就是解决了分布式系统下数据如何在多个服务之间保持同步问题的。

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 ###

在Eureka平台中，如果某台服务器宕机，Eureka不会有类似于ZooKeeper的选举leader的过程；客户端请求会自动切换 到新的Eureka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；而对于它来说，所有要做的无非是同步一些新的服务 注册信息而已。所以，再也不用担心有“掉队”的服务器恢复以后，会从Eureka服务器集群中剔除出去的风险了。

Eureka看明白了这一点，因此在设计时就优先保证可用性。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：

*  1. 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
 *  2. 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)
 *  3. 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。

# **springcloud+eureka服务注册简单入门案例** #

**1、服务消费者启动类里注入RestTemplate，用于调用远程服务**

import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.web.client.RestTemplate;
    
    @SpringBootApplication
    public class MovieApplication {
        
        @Bean
        public RestTemplate restTemplate() {
            return new RestTemplate();
        }
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(MovieApplication.class, args);
        }
    }

controller：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    import org.springframework.web.client.RestTemplate;
    import com.xujie.pojo.User;
    
    @RestController
    public class UserController {
        
        @Autowired
        private RestTemplate restTemplate;
        
        @GetMapping("/getUser")
        public User getUser() {
            return this.restTemplate.getForObject("http://localhost:8000/getUser", User.class);
        }
    }

**2、使用Eureka创建服务注册中心**

在springboot基础环境上添加依赖

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-eureka-server</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

启动类的编码

import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;
    
    @SpringBootApplication
    @EnableEurekaServer  //声明这是一个Eureka服务器
    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(App.class, args);
        }
        
    }

配置文件单机版（src/main/resources/application.yml）

server:
      port: 8761      #声明端口号
    
    eureka:
      instance:
        hostname: localhost   #eureka服务端的实例名称
      client:
        register-with-eureka: false   #false表示不向注册中心注册自己。
        fetch-registry: false   #false表示自己端就是注册中心，我的职责就是维护服务实例，并不需要去检索服务
        service-url: 
          defaultZone: http://localhost:8761/eureka    #设置与eureka交互的地址，查询服务和注册服务都需要依赖这个地址，默认是：http://localhost:8761/eureka

**3、服务提供者注册到服务注册中心**

添加依赖，便于把服务注册到注册中心Eureka中去：

<dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
    </dependency>

修改配置文件，添加下列配置

spring:
      application:
        name: provider   #注册到Eureka Server上的微服务名称
    
    eureka:
      client:
        service-url:
          defaultZone: http://localhost:8761/eureka    #注册的位置
      instance:
        instance-id: microservicecloud-dept8001  #自定义服务名称信息
        prefer-ip-address: true  #将自己的ip注册到EuekaServer上

修改启动类

import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
    
    @SpringBootApplication
    @EnableEurekaClient   
    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(App.class, args);
        }
    }

**此时可以正常启动并将服务注册到了eureka中****，启动Eureka和服务提供者访问：http://localhost:8761（注册的服务中心）,界面如下：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**微服务info内容详细信息，在服务提供者：**

<dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>

父工程POM：

<build>
       <finalName>microservicecloud</finalName>
       <resources>
         <resource>
           <directory>src/main/resources</directory>
           <filtering>true</filtering>
         </resource>
       </resources>
       <plugins>
         <plugin>
           <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
           <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
           <configuration>
             <delimiters>
              <delimit>$</delimit>
             </delimiters>
           </configuration>
         </plugin>
       </plugins>
      </build>

**服务提供者yml文件中：**

info:
      app.name: atguigu-microservicecloud
      company.name: www.atguigu.com
      build.artifactId: $project.artifactId$
      build.version: $project.version$

### 服务的发现 ###

**Eureka Server：**

@SpringBootApplication
    @EnableEurekaServer // EurekaServer服务器端启动类,接受其它微服务注册进来
    @EnableDiscoveryClient
    public class EurekaServer7001_App
    {
    	public static void main(String[] args)
    	{
    		SpringApplication.run(EurekaServer7001_App.class, args);
    	}
    }

**获取服务：**

@RestController
    public class DeptController
    {	
    	@Autowired
    	private DiscoveryClient client;
    	
    	@RequestMapping(value = "/dept/discovery", method = RequestMethod.GET)
    	public Object discovery()
    	{
    		List<String> list = client.getServices();  //获取注册中心的所有服务
    		List<ServiceInstance> srvList = client.getInstances("MICROSERVICECLOUD-DEPT"); //获取名为MICROSERVICECLOUD-DEPT服务
    		for (ServiceInstance element : srvList) {
    			System.out.println(element.getServiceId() + "\t" + element.getHost() + "\t" + element.getPort() + "\t"
    					+ element.getUri());
    		}
    		return this.client;
    	}
    }

## **集群配置** ##

注册中心配置：

Eureka 1
    
    eureka: 
      instance:
        hostname: eureka7001.com   
      client: 
        register-with-eureka: false   
        fetch-registry: false    
        service-url: 
          defaultZone: http://eureka7002.com:7002/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/  //另外两个机器
    
    
    Eureka 2
    
    eureka: 
      instance:
        hostname: eureka7002.com   
      client: 
        register-with-eureka: false   
        fetch-registry: false    
        service-url: 
          defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/  //另外两个机器
    
    
    
    Eureka 3
    
    eureka: 
      instance:
        hostname: eureka7003.com   
      client: 
        register-with-eureka: false   
        fetch-registry: false    
        service-url: 
          defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7002.com:7002/eureka/  //另外两个机器

提供者配置：

eureka:
      instance:
        instance-id: microservicecloud-dept8001
        prefer-ip-address: true      
      client: 
        service-url: 
           defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7002.com:7002/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220124/c7760b54182942ecb393d8bd1afda80b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220124/e0479a286d2a4115b365fe69a2701aa1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ppblhZYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220124/5631daac50ae4836ba61f49c88002c73.png
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