前言

現(xiàn)在流行的微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)正在改變我們構(gòu)建應(yīng)用程序的方式，從單一的單體服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓叫〉目蓡为?dú)部署的服務(wù)（稱為微服務(wù)），共同構(gòu)成了我們的應(yīng)用程序。當(dāng)進(jìn)行一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)不可避免就會(huì)存在多個(gè)服務(wù)之間調(diào)用，假如一個(gè)服務(wù) A 要訪問在另一臺服務(wù)器部署的服務(wù) B，那么前提是服務(wù) A 要知道服務(wù) B 所在機(jī)器的 IP 地址和服務(wù)對應(yīng)的端口，最簡單的方式就是讓服務(wù) A 自己去維護(hù)一份服務(wù) B 的配置（包含 IP 地址和端口等信息），但是這種方式有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)：隨著我們調(diào)用服務(wù)數(shù)量的增加，配置文件該如何維護(hù)；缺乏靈活性，如果服務(wù) B 改變 IP 地址或者端口，服務(wù) A 也要修改相應(yīng)的文件配置；還有一個(gè)就是進(jìn)行服務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容或縮小不方便。
一個(gè)比較好的解決方案就是 服務(wù)發(fā)現(xiàn)（Service Discovery）。它抽象出來了一個(gè)注冊中心，當(dāng)一個(gè)新的服務(wù)上線時(shí)，它會(huì)將自己的 IP 和端口注冊到注冊中心去，會(huì)對注冊的服務(wù)進(jìn)行定期的心跳檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)服務(wù)狀態(tài)異常時(shí)將其從注冊中心剔除下線。服務(wù) A 只要從注冊中心中獲取服務(wù) B 的信息即可，即使當(dāng)服務(wù) B 的 IP 或者端口變更了，服務(wù) A 也無需修改，從一定程度上解耦了服務(wù)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)目前業(yè)界有很多開源的實(shí)現(xiàn)，比如 apache 的 zookeeper、 Netflix 的 eureka、hashicorp 的 consul、 CoreOS 的 etcd。

Eureka 是什么

Eureka 在 github 上對其的定義為

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.
At Netflix, Eureka is used for the following purposes apart from playing a critical part in mid-tier load balancing.

Eureka 是由 Netflix 公司開源，采用的是 Client / Server 模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于 http 協(xié)議和使用 Restful Api 開發(fā)的服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)組件，提供了完整的服務(wù)注冊和服務(wù)發(fā)現(xiàn)，可以和 Spring Cloud 無縫集成。其中 Server 端扮演著服務(wù)注冊中心的角色，主要是為 Client 端提供服務(wù)注冊和發(fā)現(xiàn)等功能，維護(hù)著 Client 端的服務(wù)注冊信息，同時(shí)定期心跳檢測已注冊的服務(wù)當(dāng)不可用時(shí)將服務(wù)剔除下線，Client 端可以通過 Server 端獲取自身所依賴服務(wù)的注冊信息，從而完成服務(wù)間的調(diào)用。遺憾的是從其官方的 github wiki 可以發(fā)現(xiàn)，2.0 版本已經(jīng)不再開源。但是不影響我們對其進(jìn)行深入了解，畢竟服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)相對來說還是比較基礎(chǔ)和通用的，其它開源實(shí)現(xiàn)框架的思想也是想通的。

服務(wù)注冊中心（Eureka Server）

我們在項(xiàng)目中引入 Eureka Server 的相關(guān)依賴，然后在啟動(dòng)類加上注解 @EnableEurekaServer，就可以將其作為注冊中心，啟動(dòng)服務(wù)后訪問頁面如下：

eureka-server-homepage.png

我們繼續(xù)添加兩個(gè)模塊 service-provider，service-consumer，然后在啟動(dòng)類加上注解 @EnableEurekaClient 并指定注冊中心地址為我們剛剛啟動(dòng)的 Eureka Server，再次訪問可以看到兩個(gè)服務(wù)都已經(jīng)注冊進(jìn)來了。

instance-registered-currently.png

Demo 倉庫地址：https://github.com/mghio/depth-in-springcloud

可以看到 Eureka 的使用非常簡單，只需要添加幾個(gè)注解和配置就實(shí)現(xiàn)了服務(wù)注冊和服務(wù)發(fā)現(xiàn)，接下來我們看看它是如何實(shí)現(xiàn)這些功能的。

服務(wù)注冊（Register）

注冊中心提供了服務(wù)注冊接口，用于當(dāng)有新的服務(wù)啟動(dòng)后進(jìn)行調(diào)用來實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊，或者心跳檢測到服務(wù)狀態(tài)異常時(shí)，變更對應(yīng)服務(wù)的狀態(tài)。服務(wù)注冊就是發(fā)送一個(gè) POST 請求帶上當(dāng)前實(shí)例信息到類 ApplicationResource 的 addInstance 方法進(jìn)行服務(wù)注冊。

eureka-server-applicationresource-addinstance.png

可以看到方法調(diào)用了類 PeerAwareInstanceRegistryImpl 的 register 方法，該方法主要分為兩步：

1. 調(diào)用父類 AbstractInstanceRegistry 的 register 方法把當(dāng)前服務(wù)注冊到注冊中心
2. 調(diào)用 replicateToPeers 方法使用異步的方式向其它的 Eureka Server 節(jié)點(diǎn)同步服務(wù)注冊信息

服務(wù)注冊信息保存在一個(gè)嵌套的 map 中，它的結(jié)構(gòu)如下：

eureka-server-registry-structure.png

第一層 map 的 key 是應(yīng)用名稱（對應(yīng) Demo 里的 SERVICE-PROVIDER），第二層 map 的 key 是應(yīng)用對應(yīng)的實(shí)例名稱（對應(yīng) Demo 里的 mghio-mbp:service-provider:9999），一個(gè)應(yīng)用可以有多個(gè)實(shí)例，主要調(diào)用流程如下圖所示：

eureka-server-register-sequence-chart.png

服務(wù)續(xù)約（Renew）

服務(wù)續(xù)約會(huì)由服務(wù)提供者（比如 Demo 中的 service-provider）定期調(diào)用，類似于心跳，用來告知注冊中心 Eureka Server 自己的狀態(tài)，避免被 Eureka Server 認(rèn)為服務(wù)時(shí)效將其剔除下線。服務(wù)續(xù)約就是發(fā)送一個(gè) PUT 請求帶上當(dāng)前實(shí)例信息到類 InstanceResource 的 renewLease 方法進(jìn)行服務(wù)續(xù)約操作。

eureka-server-instanceresource-renew.png

進(jìn)入到 PeerAwareInstanceRegistryImpl 的 renew 方法可以看到，服務(wù)續(xù)約步驟大體上和服務(wù)注冊一致，先更新當(dāng)前 Eureka Server 節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，服務(wù)續(xù)約成功后再用異步的方式同步狀態(tài)到其它 Eureka Server 節(jié)上，主要調(diào)用流程如下圖所示：

eureka-server-renew-sequence-chart.png

服務(wù)下線（Cancel）

當(dāng)服務(wù)提供者（比如 Demo 中的 service-provider）停止服務(wù)時(shí)，會(huì)發(fā)送請求告知注冊中心 Eureka Server 進(jìn)行服務(wù)剔除下線操作，防止服務(wù)消費(fèi)者從注冊中心調(diào)用到不存在的服務(wù)。服務(wù)下線就是發(fā)送一個(gè) DELETE 請求帶上當(dāng)前實(shí)例信息到類 InstanceResource 的 cancelLease 方法進(jìn)行服務(wù)剔除下線操作。

eureka-server-instanceresource-cancellease.png

進(jìn)入到 PeerAwareInstanceRegistryImpl 的 cancel 方法可以看到，服務(wù)續(xù)約步驟大體上和服務(wù)注冊一致，先在當(dāng)前 Eureka Server 節(jié)點(diǎn)剔除下線該服務(wù)，服務(wù)下線成功后再用異步的方式同步狀態(tài)到其它 Eureka Server 節(jié)上，主要調(diào)用流程如下圖所示：

eureka-server-cancellease-sequence-chart.png

服務(wù)剔除（Eviction）

服務(wù)剔除是注冊中心 Eureka Server 在啟動(dòng)時(shí)就啟動(dòng)一個(gè)守護(hù)線程 evictionTimer 來定期（默認(rèn)為 60 秒）執(zhí)行檢測服務(wù)的，判斷標(biāo)準(zhǔn)就是超過一定時(shí)間沒有進(jìn)行 Renew 的服務(wù)，默認(rèn)的失效時(shí)間是 90 秒，也就是說當(dāng)一個(gè)已注冊的服務(wù)在 90 秒內(nèi)沒有向注冊中心 Eureka Server 進(jìn)行服務(wù)續(xù)約（Renew），就會(huì)被從注冊中心剔除下線。失效時(shí)間可以通過配置 eureka.instance.leaseExpirationDurationInSeconds 進(jìn)行修改，定期執(zhí)行檢測服務(wù)可以通過配置 eureka.server.evictionIntervalTimerInMs 進(jìn)行修改，主要調(diào)用流程如下圖所示：

eureka-server-evict-sequence-chart.png

服務(wù)提供者（Service Provider）

對于服務(wù)提供方（比如 Demo 中的 service-provider 服務(wù)）來說，主要有三大類操作，分別為 服務(wù)注冊（Register）、服務(wù)續(xù)約（Renew）、服務(wù)下線（Cancel），接下來看看這三個(gè)操作是如何實(shí)現(xiàn)的。

服務(wù)注冊（Register）

一個(gè)服務(wù)要對外提供服務(wù)，首先要在注冊中心 Eureka Server 進(jìn)行服務(wù)相關(guān)信息注冊，能進(jìn)行這一步的前提是你要配置 eureka.client.register-with-eureka=true，這個(gè)默認(rèn)值為 true，注冊中心不需要把自己注冊到注冊中心去，把這個(gè)配置設(shè)為 false，這個(gè)調(diào)用比較簡單，主要調(diào)用流程如下圖所示：

service-provider-register-sequence-chart.png

服務(wù)續(xù)約（Renew）

服務(wù)續(xù)約是由服務(wù)提供者方定期（默認(rèn)為 30 秒）發(fā)起心跳的，主要是用來告知注冊中心 Eureka Server 自己狀態(tài)是正常的還活著，可以通過配置 eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds 來修改，當(dāng)然服務(wù)續(xù)約的前提是要配置 eureka.client.register-with-eureka=true，將該服務(wù)注冊到注冊中心中去，主要調(diào)用流程如下圖所示：

service-provider-renew-sequence-chart.png

服務(wù)下線（Cancel）

當(dāng)服務(wù)提供者方服務(wù)停止時(shí)，要發(fā)送 DELETE 請求告知注冊中心 Eureka Server 自己已經(jīng)下線，好讓注冊中心將自己剔除下線，防止服務(wù)消費(fèi)方從注冊中心獲取到不可用的服務(wù)。這個(gè)過程實(shí)現(xiàn)比較簡單，在類 DiscoveryClient 的 shutdown 方法加上注解 @PreDestroy，當(dāng)服務(wù)停止時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)服務(wù)剔除下線，執(zhí)行服務(wù)下線邏輯，主要調(diào)用流程如下圖所示：

service-provider-cancel-sequence-chart.png

服務(wù)消費(fèi)者（Service Consumer）

這里的服務(wù)消費(fèi)者如果不需要被其它服務(wù)調(diào)用的話，其實(shí)只會(huì)涉及到兩個(gè)操作，分別是從注冊中心 獲取服務(wù)列表（Fetch） 和 更新服務(wù)列表（Update）。如果同時(shí)也需要注冊到注冊中心對外提供服務(wù)的話，那么剩下的過程和上文提到的服務(wù)提供者是一致的，這里不再闡述，接下來看看這兩個(gè)操作是如何實(shí)現(xiàn)的。

獲取服務(wù)列表（Fetch）

服務(wù)消費(fèi)者方啟動(dòng)之后首先肯定是要先從注冊中心 Eureka Server 獲取到可用的服務(wù)列表同時(shí)本地也會(huì)緩存一份。這個(gè)獲取服務(wù)列表的操作是在服務(wù)啟動(dòng)后 DiscoverClient 類實(shí)例化的時(shí)候執(zhí)行的。

service-consumer-fetchregistry.png

可以看出，能發(fā)生這個(gè)獲取服務(wù)列表的操作前提是要保證配置了 eureka.client.fetch-registry=true，該配置的默認(rèn)值為 true，主要調(diào)用流程如下圖所示：

service-consumer-fetch-sequence-chart.png

更新服務(wù)列表（Update）

由上面的 獲取服務(wù)列表（Fetch） 操作過程可知，本地也會(huì)緩存一份，所以這里需要定期的去到注冊中心 Eureka Server 獲取服務(wù)的最新配置，然后比較更新本地緩存，這個(gè)更新的間隔時(shí)間可以通過配置 eureka.client.registry-fetch-interval-seconds 修改，默認(rèn)為 30 秒，能進(jìn)行這一步更新服務(wù)列表的前提是你要配置 eureka.client.register-with-eureka=true，這個(gè)默認(rèn)值為 true。主要調(diào)用流程如下圖所示：

service-consumer-update-sequence-chart.png

總結(jié)

工作中項(xiàng)目使用的是 Spring Cloud 技術(shù)棧，它有一套非常完善的開源代碼來整合 Eureka，使用起來非常方便。之前都是直接加注解和修改幾個(gè)配置屬性一氣呵成的，沒有深入了解過源碼實(shí)現(xiàn)，本文主要是闡述了服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)等相關(guān)過程和實(shí)現(xiàn)方式，對 Eureka 服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件有了更近一步的了解。

參考文章
Netflix Eureka
Service Discovery in a Microservices Architecture