本文参考自朱荣鑫老师的书《Spring Cloud微服务架构进阶》，强烈建议阅读本书。

Eureka是Netflix开源的服务治理组件，内部网络间的微服务调用已不再使用IP地址，而使用微服务名称，所以需要有Eureka这样的的组件存在，负责维护服务的状态。Spring Cloud整合了Eureka，使用Spring生态可以做到对其开箱即用。

除了Eureka，Spring Cloud还整合了其他Netflix组件，统称为Spring Cloud Netflix，Spring Cloud Netflix包含了服务治理Eureka、路由Zuul、客户端负载均衡Ribbon、熔断器Hystrix。

除了上面这些，开发中常用的还有声明式Http客户端Feign，也是Netflix公司开源的。Spring Cloud在Feign的基础上支持了Spring MVC的注解，叫OpenFeign。

言归正传，微服务离不开服务治理，本章探讨Eureka的使用和源码以及集群的实现原理。

总览

20191123222748.png

上图是Eureka官方的架构图。这里面有如下角色。

• Application Service：这是你的业务系统服务端（微服务）
• Eureka Client：这是Eureka客户端，可以理解为一个jar包，嵌入在你的业务系统Application Service中，用于向Eureka服务端注册信息等
• Application Client：这是你的业务系统客户端，嵌入了Eureka Client用于向Eureka服务端获取你要调用的Application Service信息，然后Application Client发起向Application Service的调用
• Eureka Server：Eureka服务器，管理所有的微服务状态
• us-east-1c：Eureka最初设计的目的是用于亚马逊云服务AWS的分布式系统的，所以引入了AWS的Region(区域)和Zone(Availability Zone可用区)的概念，一个Region包含多个Zone。上图中us-east-1c, us-east-1d, us-east-1e都属于Zone，这三个Zone属于us-east-1这个Region

Eureka Client提供了以下几个功能：

• 向Eureka Server注册自己
• 定时向Eureka Server续约
• 客户端下线
• 获取注册表

对应的，Eureka Server提供以下功能：

• 提供服务注册
• 接收服务心跳
• 服务下线
• 获取注册表中服务实例信息
• 服务剔除
• 集群同步

准备工作

为了方便跟踪问题，可以把netflix包的DEBUG日志打开。

logging:
  level:
    com.netflix: DEBUG

同时，我们应该知道，Spring Boot的自动化配置原理是加载了类路径下的META-INF/spring.factories文件，如下图，eureka-client包中加载的自动化配置类如下：

20191124110752.png

分析步骤

通过Eureka DEBUG级别的日志打印，我们可以看到第一条有关Eureka的日志为：

2019-11-24 10:48:11.235  INFO 115648 --- [           main] com.netflix.discovery.DiscoveryClient    : Initializing Eureka in region us-east-1
2019-11-24 10:48:13.030  INFO 115648 --- [           main] c.n.d.provider.DiscoveryJerseyProvider   : Using JSON encoding codec LegacyJacksonJson
2019-11-24 10:48:13.030  INFO 115648 --- [           main] c.n.d.provider.DiscoveryJerseyProvider   : Using JSON decoding codec LegacyJacksonJson
2019-11-24 10:48:13.232  INFO 115648 --- [           main] c.n.d.provider.DiscoveryJerseyProvider   : Using XML encoding codec XStreamXml

以上为类com.netflix.discovery.DisconveryClient打印的日志，在此处打一个断点，debug模式重新启动应用。在IDEA或Eclipse中查看调用栈，如下图：

20191124114109.png

从上图可以看出，该方法入口刚好吻合我们上面的分析，是Eureka的自动配置类EurekaClientAutoConfiguration触发的。其源码如下：

// 打印日志
logger.info("Initializing Eureka in region {}", this.clientConfig.getRegion());
// 配置文件中的register-with-eureka和fetch-registry如果都为false则不注册和拉去服务列表了
if (!config.shouldRegisterWithEureka() && !config.shouldFetchRegistry()) {
    logger.info("Client configured to neither register nor query for data.");
    this.scheduler = null;
    this.heartbeatExecutor = null;
    this.cacheRefreshExecutor = null;
    this.eurekaTransport = null;
    this.instanceRegionChecker = new InstanceRegionChecker(new PropertyBasedAzToRegionMapper(config), this.clientConfig.getRegion());
    DiscoveryManager.getInstance().setDiscoveryClient(this);
    DiscoveryManager.getInstance().setEurekaClientConfig(config);
    this.initTimestampMs = System.currentTimeMillis();
    logger.info("Discovery Client initialized at timestamp {} with initial instances count: {}", this.initTimestampMs, this.getApplications().size());
} else {

同理，其他源码的分析也可以通过DEBUG日志和断点来分析。以下不再赘述。

Eureka Client源码解析

Eureka为了做到开箱即用，简化开发人员的开发工作，将很多与Eureka Server交互的工作隐藏起来，自主完成。在应用的不同阶段执行不同工作，如下图。

图片来自《Spring Cloud微服务架构进阶》

从上面代码

logger.info("Initializing Eureka in region {}", this.clientConfig.getRegion());

打断点逐步跟踪，可以发现Eureka Client的执行步骤如下：

1. 向Eureka服务器拉取全量注册信息

代码位于DiscoveryClient#fetchRegistry方法中。

private boolean fetchRegistry(boolean forceFullRegistryFetch) {
    Stopwatch tracer = this.FETCH_REGISTRY_TIMER.start();

    label122: {
        boolean var4;
        try {
            Applications applications = this.getApplications();
            // 如果增量式拉取被禁止，或者Applications为null，进行全量拉取
            if (!this.clientConfig.shouldDisableDelta() && Strings.isNullOrEmpty(this.clientConfig.getRegistryRefreshSingleVipAddress()) && !forceFullRegistryFetch && applications != null && applications.getRegisteredApplications().size() != 0 && applications.getVersion() != -1L) {
                this.getAndUpdateDelta(applications);
            } else {
                logger.info("Disable delta property : {}", this.clientConfig.shouldDisableDelta());
                logger.info("Single vip registry refresh property : {}", this.clientConfig.getRegistryRefreshSingleVipAddress());
                logger.info("Force full registry fetch : {}", forceFullRegistryFetch);
                logger.info("Application is null : {}", applications == null);
                logger.info("Registered Applications size is zero : {}", applications.getRegisteredApplications().size() == 0);
                logger.info("Application version is -1: {}", applications.getVersion() == -1L);
                // 全量拉取注册表信息
                this.getAndStoreFullRegistry();
            }

            applications.setAppsHashCode(applications.getReconcileHashCode());
            this.logTotalInstances();
            break label122;
        } catch (Throwable var8) {
            logger.error("DiscoveryClient_{} - was unable to refresh its cache! status = {}", new Object[]{this.appPathIdentifier, var8.getMessage(), var8});
            var4 = false;
        } finally {
            if (tracer != null) {
                tracer.stop();
            }

        }

        return var4;
    }

    this.onCacheRefreshed();
    this.updateInstanceRemoteStatus();
    return true;
}

拉取注册表地址的代码为：

// 这里的urlPath传入的是/apps
WebResource webResource = this.jerseyClient.resource(this.serviceUrl).path(urlPath);

以上的this.serviceUrl默认为http://localhost:8761/eureka所以注册表地址是http://localhost:8761/eureka//apps

为了避免本文篇幅太长，建议想了解这部分的原理请看朱荣鑫老师的书《Spring Cloud微服务架构进阶》

这里总结下Eureka Client启动的整个过程：

• 拉取注册表信息：Eureka启动后，会全量拉取服务端的注册表信息，保存到本地缓存，以后增量拉取注册表信息。默认地址为：http://localhost:8761/eureka/apps
• 服务注册：拉取完注册表信息后，注册自身服务元数据，默认地址为：http://localhost:8761/eureka/apps/{app-name}
• 初始化定时任务：初始化了三个定时器任务，一个拉取注册表刷新缓存，一个发送心跳，一个当应用元数据发生变化时按需注册。心跳默认30s一次，地址为：http://localhost:8761/eureka/apps/{app-name}/{instance-info-id}，参数主要有 status （当前服务的状态）等，状态信息默认使用Spring Boot Actuator获取。
• 服务下线：地址为：http://localhost:8761/eureka/apps/{app-name}/{instance-info-id}，http方法为delete。

Eureka Server源码解析

Eureka Server作为一个开箱即用的服务注册中心，需要注意的是，Eureka Server同时也是一个Eureka Client，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。

还是按照上面源码的分析步骤，将com.netflix包调为DEBUG级别，可以在日志中看到如下：

2019-11-25 11:14:23.816  INFO 237032 --- [           main] c.n.e.registry.AbstractInstanceRegistry  : Finished initializing remote region registries. All known remote regions: []
2019-11-25 11:14:23.817  INFO 237032 --- [           main] c.n.eureka.DefaultEurekaServerContext    : Initialized
2019-11-25 11:14:23.846  INFO 237032 --- [           main] o.s.b.a.e.web.EndpointLinksResolver      : Exposing 2 endpoint(s) beneath base path '/actuator'
2019-11-25 11:14:23.866  INFO 237032 --- [           main] s.b.a.e.w.s.WebMvcEndpointHandlerMapping : Mapped "{[/actuator/health],methods=[GET],produces=[application/vnd.spring-boot.actuator.v2+json || application/json]}" onto public java.lang.Object org.springframework.boot.actuate.endpoint.web.servlet.AbstractWebMvcEndpointHandlerMapping$OperationHandler.handle(javax.servlet.http.HttpServletRequest,java.util.Map<java.lang.String, java.lang.String>)

查看方法AbstractInstanceRegistry#register，该方法是提供服务注册功能的基础。源码如下：

public void register(InstanceInfo registrant, int leaseDuration, boolean isReplication) {
    try {
        read.lock();
        // 根据appName对服务实例集群进行分类
        Map<String, Lease<InstanceInfo>> gMap = registry.get(registrant.getAppName());
        REGISTER.increment(isReplication);
        if (gMap == null) {
            final ConcurrentHashMap<String, Lease<InstanceInfo>> gNewMap = new ConcurrentHashMap<String, Lease<InstanceInfo>>();
            gMap = registry.putIfAbsent(registrant.getAppName(), gNewMap);
            if (gMap == null) {
                gMap = gNewMap;
            }
        }
        // 根据实例id获取实例的租约
        Lease<InstanceInfo> existingLease = gMap.get(registrant.getId());
        // Retain the last dirty timestamp without overwriting it, if there is already a lease
        if (existingLease != null && (existingLease.getHolder() != null)) {
            Long existingLastDirtyTimestamp = existingLease.getHolder().getLastDirtyTimestamp();
            Long registrationLastDirtyTimestamp = registrant.getLastDirtyTimestamp();
            logger.debug("Existing lease found (existing={}, provided={}", existingLastDirtyTimestamp, registrationLastDirtyTimestamp);

            // this is a > instead of a >= because if the timestamps are equal, we still take the remote transmitted
            // InstanceInfo instead of the server local copy.
            if (existingLastDirtyTimestamp > registrationLastDirtyTimestamp) {
                logger.warn("There is an existing lease and the existing lease's dirty timestamp {} is greater" +
                        " than the one that is being registered {}", existingLastDirtyTimestamp, registrationLastDirtyTimestamp);
                logger.warn("Using the existing instanceInfo instead of the new instanceInfo as the registrant");
                registrant = existingLease.getHolder();
            }
        } else {
            // The lease does not exist and hence it is a new registration
            // 如果租约不存在，这是一个新的注册实例
            synchronized (lock) {
                if (this.expectedNumberOfRenewsPerMin > 0) {
                    // Since the client wants to cancel it, reduce the threshold
                    // (1
                    // for 30 seconds, 2 for a minute)
                    // 自我保护机制
                    this.expectedNumberOfRenewsPerMin = this.expectedNumberOfRenewsPerMin + 2;
                    this.numberOfRenewsPerMinThreshold =
                            (int) (this.expectedNumberOfRenewsPerMin * serverConfig.getRenewalPercentThreshold());
                }
            }
            logger.debug("No previous lease information found; it is new registration");
        }
        // 创建新的租约
        Lease<InstanceInfo> lease = new Lease<InstanceInfo>(registrant, leaseDuration);
        if (existingLease != null) {
            lease.setServiceUpTimestamp(existingLease.getServiceUpTimestamp());
        }
        gMap.put(registrant.getId(), lease);
        synchronized (recentRegisteredQueue) {
            recentRegisteredQueue.add(new Pair<Long, String>(
                    System.currentTimeMillis(),
                    registrant.getAppName() + "(" + registrant.getId() + ")"));
        }
        // This is where the initial state transfer of overridden status happens
        if (!InstanceStatus.UNKNOWN.equals(registrant.getOverriddenStatus())) {
            logger.debug("Found overridden status {} for instance {}. Checking to see if needs to be add to the "
                            + "overrides", registrant.getOverriddenStatus(), registrant.getId());
            if (!overriddenInstanceStatusMap.containsKey(registrant.getId())) {
                logger.info("Not found overridden id {} and hence adding it", registrant.getId());
                overriddenInstanceStatusMap.put(registrant.getId(), registrant.getOverriddenStatus());
            }
        }
        InstanceStatus overriddenStatusFromMap = overriddenInstanceStatusMap.get(registrant.getId());
        if (overriddenStatusFromMap != null) {
            logger.info("Storing overridden status {} from map", overriddenStatusFromMap);
            registrant.setOverriddenStatus(overriddenStatusFromMap);
        }

        // Set the status based on the overridden status rules
        InstanceStatus overriddenInstanceStatus = getOverriddenInstanceStatus(registrant, existingLease, isReplication);
        registrant.setStatusWithoutDirty(overriddenInstanceStatus);

        // If the lease is registered with UP status, set lease service up timestamp
        if (InstanceStatus.UP.equals(registrant.getStatus())) {
            lease.serviceUp();
        }
        registrant.setActionType(ActionType.ADDED);
        recentlyChangedQueue.add(new RecentlyChangedItem(lease));
        registrant.setLastUpdatedTimestamp();
        invalidateCache(registrant.getAppName(), registrant.getVIPAddress(), registrant.getSecureVipAddress());
        logger.info("Registered instance {}/{} with status {} (replication={})",
                registrant.getAppName(), registrant.getId(), registrant.getStatus(), isReplication);
    } finally {
        read.unlock();
    }
}

为了避免本文篇幅太长，建议想了解这部分的原理请看朱荣鑫老师的书《Spring Cloud微服务架构进阶》

这里总结下Eureka Server启动的整个过程：

• 提供服务注册
• 接收服务心跳
• 服务剔除
• 服务下线
• 集群同步：Eureka Server启动时，从它的peer节点拉取注册表，每个Eureka Server对本地注册表进行操作时，它将遍历Eureka Server的peer节点，发送同步请求。
• 提供获取注册表信息。

以上，本文结束。