深度剖析服务发现组件Netflix Eureka
一、背景介绍
Eureka是Netflix开源的一款提供服务注册和发现的产品。
其官方文档中对自己的定义是：
Eureka is a REST (Representational State Transfer) based service that is primarily used in the AWS cloud for locating services for the purpose of load balancing and failover of middle-tier servers. We call this service, the Eureka Server. Eureka also comes with a Java-based client component,the Eureka Client, which makes interactions with the service much easier. The client also has a built-in load balancer that does basic round-robin load balancing.
我们在研发Apollo配置中心时(https://github.com/ctripcorp/apollo)，考虑到配置中心是基础服务，有非常高的可用性要求，为了更好地支持服务动态扩容、缩容、失效剔除等特性，所以就选择了使用Eureka来提供服务注册和发现功能。
本着“当你选择一款开源产品后，你就应当对它负责，既要信任它又要挑战它”的原则，我花了一些时间比较深入地研究了Eureka的实现细节（好在Eureka的实现短小精悍，通读源码也没花太多时间），今天就来详细介绍一下。
二、Why Eureka?
那么为什么我们在项目中使用了Eureka呢？我大致总结了一下，有以下几方面的原因：
1. 它提供了完整的Service Registry和Service Discovery实现
首先是提供了完整的实现，并且也经受住了Netflix自己的生产环境考验，相对使用起来会比较省心。
2. 和Spring Cloud无缝集成
我们的项目本身就使用了Spring Cloud和Spring Boot，同时Spring Cloud还有一套非常完善的开源代码来整合Eureka，所以使用起来非常方便。
另外，Eureka还支持在我们应用自身的容器中启动，也就是说我们的应用启动完之后，既充当了Eureka的角色，同时也是服务的提供者。这样就极大地提高了服务的可用性。
这一点是我们选择Eureka而不是zk、etcd等的主要原因，为了提高配置中心的可用性和降低部署复杂度，我们需要尽可能地减少外部依赖。
3. Open Source
最后一点是开源，由于代码是开源的，所以非常便于我们了解它的实现原理和排查问题。
三、Dive into Eureka
相信大家看到这里，已经对Eureka有了一个初步的认识，接下来我们就来深入了解下它吧：
3.1 Overview
3.1.1 Basic Architecture
图片描述
图1
上图简要描述了Eureka的基本架构，由3个角色组成：
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。
需要注意的是，上图中的3个角色都是逻辑角色。在实际运行中，这几个角色甚至可以是同一个实例，比如在我们项目中，Eureka Server和Service Provider就是同一个JVM进程。
3.1.2 More in depth
图片描述
图2
上图更进一步的展示了3个角色之间的交互。
Service Provider会向Eureka Server做Register（服务注册）、Renew（服务续约）、Cancel（服务下线）等操作；
Eureka Server之间会做注册服务的同步，从而保证状态一致；
Service Consumer会向Eureka Server获取注册服务列表，并消费服务。
3.2 Demo
为了给大家一个更直观的印象，我们可以通过一个简单的demo来实际运行一下，从而对Eureka有更好的了解。
3.2.1 Git Repository
Git仓库：https://github.com/nobodyiam/spring-cloud-in-action
这个项目使用了Spring Cloud相关类库，包括：
Spring Cloud Config
Spring Cloud Eureka (Netflix)
3.2.2 准备工作
Demo项目使用了Spring Cloud Config做配置，所以第一步先在本地启动Config Server。
由于项目基于Spring Boot开发，所以直接运行com.nobodyiam.spring.cloud.in.action.config.ConfigServerApplication
即可。
3.2.3 Eureka Server Demo
Eureka Server的Demo模块名是：eureka-server
。
3.2.3.1 Maven依赖
eureka-server
是一个基于Spring Boot的Web应用，我们首先需要做的就是在pom中引入Spring Cloud Eureka Server的依赖。
<dependency>
<groupId>org.springfr amework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-eureka-server</artifactId>
<version>1.2.0.RELEASE</version>
</dependency>
3.2.3.2 启用Eureka Server
启用Eureka Server非常简单，只需要加上@EnableEurekaServer
即可。
@EnableEurekaServer
@SpringBootApplication
public class EurekaServiceApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(EurekaServiceApplication.class, args);
}}
做完以上配置后，启动应用，Eureka Server就开始工作了！
启动完，打开http://localhost:8761，就能看到启动成功的画面了。
图片描述
图3
3.2.4 Service Provider and Service Consumer Demo
Service Provider的Demo模块名是：reservation-service
。
Service Consumer的Demo模块名是：reservation-client
。
3.2.4.1 Maven依赖
reservation-service
和reservation-client
都是基于Spring Boot的Web应用，我们首先需要做的就是在pom中引入Spring Cloud Eureka的依赖。
<dependency>
<groupId>org.springfr amework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
<version>1.2.0.RELEASE</version>
</dependency>
3.2.4.2 启动Service Provider
启用Service Provider非常简单，只需要加上@EnableDiscoveryClient
即可。
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class ReservationServiceApplication {
public static void main(String[] args) {
new SpringApplicationBuilder(ReservationServiceApplication.class)
.run(args); }}
做完以上配置后，启动应用，Server Provider就开始工作了！
启动完，打开http://localhost:8761，就能看到服务已经注册到Eureka Server了。
图片描述
图4
3.2.4.3 启动Service Consumer
启动Service Consumer其实和Service Provider一样，因为本质上Eureka提供的客户端是不区分Provider和Consumer的，一般情况下，Provider同时也会是Consumer。
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class ReservationClientApplication {
@Bean
CommandLineRunner runner(DiscoveryClient dc) {
return args -> {
dc.getInstances("reservation-service")
.forEach(si -> System.out.println(String.format(
"Found %s %s:%s", si.getServiceId(), si.getHost(), si.getPort())));
}; } public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ReservationClientApplication.class, args);
}}
上述代码中通过dc.getInstances("reservation-service")
就能获取到当前所有注册的reservation-service
服务。
3.3 Eureka Server实现细节
看了前面的demo，我们已经初步领略到了Spring Cloud和Eureka的强大之处，通过短短几行配置就实现了服务注册和发现！
相信大家一定想了解Eureka是如何实现的吧，所以接下来我们继续Dive！首先来看下Eureka Server的几个对外接口实现。
3.3.1 Register
首先来看Register（服务注册），这个接口会在Service Provider启动时被调用来实现服务注册。同时，当Service Provider的服务状态发生变化时（如自身检测认为Down的时候），也会调用来更新服务状态。
接口实现比较简单，如下图所示。
ApplicationResource
类接收Http服务请求，调用PeerAwareInstanceRegistryImpl
的register
方法
PeerAwareInstanceRegistryImpl
完成服务注册后，调用replicateToPeers
向其它Eureka Server节点（Peer）做状态同步（异步操作）
图片描述
图5
注册的服务列表保存在一个嵌套的hash map中：
第一层hash map的key是app name，也就是应用名字
第二层hash map的key是instance name，也就是实例名字
以3.2.4.2中的截图为例，RESERVATION-SERVICE
就是app name，jason-mbp.lan:reservation-service:8000
就是instance name。
Hash map定义如下：
private final ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease<InstanceInfo>>> registry =
new ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease<InstanceInfo>>>();
3.3.2 Renew
Renew（服务续约）操作由Service Provider定期调用，类似于heartbeat。主要是用来告诉Eureka Server Service Provider还活着，避免服务被剔除掉。接口实现如下图所示。
可以看到，接口实现方式和register基本一致：首先更新自身状态，再同步到其它Peer。
图片描述
图6
3.3.3 Cancel
Cancel（服务下线）一般在Service Provider shut down的时候调用，用来把自身的服务从Eureka Server中删除，以防客户端调用不存在的服务。接口实现如下图所示。
图片描述
图7
3.3.4 Fetch Registries
Fetch Registries由Service Consumer调用，用来获取Eureka Server上注册的服务。
为了提高性能，服务列表在Eureka Server会缓存一份，同时每30秒更新一次。
图片描述
图8
3.3.5 Eviction
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eureka.instance.leaseExpirationDurationInSeconds
进行配置，定期扫描时间可以通过eureka.server.evictionIntervalTimerInMs
进行配置。
接口实现逻辑见下图：
图片描述
图9
3.3.6 How Peer Replicates
在前面的Register、Renew、Cancel接口实现中，我们看到了都会有replicateToPeers操作，这个就是用来做Peer之间的状态同步。
通过这种方式，Service Provider只需要通知到任意一个Eureka Server后就能保证状态会在所有的Eureka Server中得到更新。
具体实现方式其实很简单，就是接收到Service Provider请求的Eureka Server，把请求再次转发到其它的Eureka Server，调用同样的接口，传入同样的参数，除了会在header中标记isReplication=true，从而避免重复的replicate。
