Eureka服务注册与发现探究

2019-11-03 00:00:00 注册 发现 探究

一、为什么使用服务注册发现

拟定一个场景，假设我们已经有一个服务生产者为用户微服务，这个服务提供了可以通过Id获得用户的RESTful方法：

@GetMapping("/{id}")
public User findUserById(@PathVariable Long id){
     User user = this.userMapper.findById(id);
     return user;
}

另外我们再提供一个服务消费者为 电影微服务， 使用RestTemplate 调用服务生产者的API：

@GetMapping("/user/{id}")
public User findUserById(@PathVariable Long id){        
     return this.restTemplate.getForObject("http://localhost:8000/" + id, User.class);
}

通过这样简单的编码， 就可以实现服务之间的简单调用了，其中服务消费中使用的ip+端口， 我们还可以写到application.yml中，这样就完美的实现了服务的调用。
但是，这样真的就完美了吗？以上的硬编码有存在哪些问题呢？
（1）适应场景有限：
如果服务的提供者ip端口发生变化， 那么我们的服务消费者就必须同时修改代码或者配置，并重新发布。
（2）无法动态伸缩：
在生产环境中，每个微服务一般都会部署多个实例，从而实现容灾和负载均衡。动态增减节点， 而硬编码无法适应这种需求。
为了解决以上问题，我们需要使用服务注册与发现。

二、服务发现简介

服务发现架构图如下：
《Eureka服务注册与发现探究》
服务提供者、服务消费者、服务发现者之间的关系如下：

  • 在各个微服务启动时， 将自己的网络地址等信息注册到服务发现组件，服务发现组件会存储这些信息。
  • 服务消费者会从服务发现组件获取服务提供者的网络地址，并使用该地址调用服务提供者的接口。
  • 各个微服务与服务发现组件使用一定的机制通信（例如心跳）。若长时间无法与某个实例通信，服务发现组件就会注销这个实例。
  • 各个微服务的网络地址发生变化时， 会重新注册到服务发现组件。

三、Eureka简介

Eureka是Netflix开源的服务发现组件，本身是一个基于REST的服务。它包含Server和Client两部分。Spring Cloud将它集成在Netflix中， 从而实现微服务的注册与发现。当然Eureka的使用架构不能脱离服务发现的架构：
《Eureka服务注册与发现探究》

由此图可知，Eureka 分成 Client 和 Server 两部分。

  • Eureka Server 提供服务发现的能力， 各个微服务启动时，会向Eureka Server 注册自己的信息， Eureka 会存储这些信息。
  • Eureka Client 是一个java客户端，微服务启动后， 会周期性的（默认30s）地向 Eureka Server 发送心跳以续约自己的“租期”。
  • 如果 Eureka Server 在一定时间内没有收到某个微服务实例的心跳， Eureka Server 将会注销该实例（默认90s）。

四、Eureka原理浅析

1、 程序的构成
（1）Eureka 是一个 servlet 应用；
（2）使用了 Jersey 框架实现自身的 RESTful HTTP接口；
（3）Eureka 之间的同步与服务的注册全部通过 HTTP 协议实现；
（4）定时任务(发送心跳、定时清理过期服务、节点同步等)通过 JDK 自带的 Timer 实现；
（5）内存缓存使用Google的guava包实现。

注：开发RESTful WebService意味着支持在多种媒体类型以及抽象 底层的客户端-服务器通信细节，如果没有一个好的工具包可用，这将是一个困难的任务

为了简化使用JAVA开发RESTful WebService及其客户端，一个轻量级的标准被提出：JAX-RS API

Jersey RESTful WebService框架是一个开源的、产品级别的JAVA框架，支持JAX-RS API并且是一个JAX-RS(JSR 311和 JSR 339)的参考实现。

2、Eureka的注册表
Eureka 是通过内存和缓存来实现服务的注册功能的，在Eureka中 PeerAwareInstanceRegistry 用这样一个接口， 用来保存所有的服务，这个也是所谓的服务注册表。注册的服务列表保存在一个hashmap中。
除此之外Eureka还做了服务的多级缓存来， 如下图所示：
《Eureka服务注册与发现探究》

注：Eureka Client对已经获取到的注册信息也做了30s缓存。即服务通过eureka客户端第一次查询到可用服务地址后会将结果缓存，下次再调用时就不会真正向Eureka发起HTTP请求了。

五、Eureka安装及部署

1、首先来构建Eureka Server这个服务注册发现的Server端。本文采用Maven来构建项目。
（1）添加以下依赖：

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
    </dependency>

（2）编写启动类，在启动类上添加@EnableEurekaServer注解， 声明这是一个Eureka Server

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class MicroserviceDiscoveryEurekaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MicroserviceDiscoveryEurekaApplication.class, args);
    }

}

（3）在配置文件application.yml中添加以下内容。

server:
  port: 8761
eureka:
  client:
    register-with-eureka: false # 表示是否将自己注册到Eureka Server
    fetch-registry: false       # 表示是否从别的Eureka Server 获取注册信息，因为是单点部署， 所以设置为false 
    service-url:
        # 设置与Eureka Server交互的地址，查询服务和注册服务都要依靠这个地址。默认是当前这个，多个地址间可以用 “,” 分隔
        default-zone: http://localhost:8761/eureka/

本地服务器部署地址：
http://192.168.30.161:8761/

注:如果Eureka A的peer指向了B, B的peer指向了C，那么当服务向A注册时，B中会有该服务的注册信息，但是C中没有。也就是说，如果你希望只要向一台Eureka注册其它所有实例都能得到注册信息，那么就必须把其它所有节点都配置到当前Eureka的peer属性中。

2、其次构建一个服务提供者的微服务。
（1）添加以下依赖：

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter</artifactId>
    </dependency>

（2）在配置文件中添加以下配置

spring:
  application:
    # 注册到Eureka Server 的应用名称
    name: microservice-provider-user
eureka:
  client:
    service-url:
      # 注册到Eureka 的地址
      default-zone: http://192.168.30.161:8761/eureka/
  instance:
    # 表示将自己的ip注册到 Eureka Server， false 表示将自己所在操作系统的hostname 注册到Eureka Server
    prefer-ip-address: true

如果是SpringCloud Edgware 版本以前，还需要在Application.java 中加上@EnableEurekaClient 注解 或 @EnableDiscoverClient 注解标识开启服务组件客户端。
注：
《Eureka服务注册与发现探究》

  • 这些版本都是以开头字母顺序命名的， 开始的几个版本都是伦敦地铁站的名字， 每个版本的生产版本都是.GA。
  • 在单例模式下，eureka.instance.hostname必须是localhost，而且defaultZone不能使用ip，要使用eureka.instance.hostname且走域名解析才可以。 这里我们配置的是localhost，不需要修改hosts文件。

（3）编写简单的接口

@RestController
@RequestMapping(value = "/user")
public class UserController {
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @GetMapping("/{id}")
    public User findById(@PathVariable Long id) {
        Optional<User> findOne = userRepository.findById(id);
        return findOne.orElse(null);
    }
}

这样就有了一个可以测试的接口了。
http://192.168.30.161:8888/user/1
3、构建一个服务消费者的微服务
这个服务的消费者只需要和服务提供者的配置相同就可以了。下面我们部署一个microservice-consumer-movie 用来消费提供者提供的接口。
部署地址是：http://192.168.30.161:8889/

@RestController
@RequestMapping(value = "/user")
public class MovieController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    /**
     * Method Description: Created by whx
     * 〈从8888 获取user  信息〉
     *
     * @param id user id
     * @return com.ultrapower.consumermovie.pojo.User
     * @date 11/02/2019 15:08
     */
    @GetMapping("/{id}")
    public User findById(@PathVariable Long id) {
        return this.restTemplate.getForObject("http://192.168.30.161:8888/user/" + id, User.class);
    }

    /**
     * Method Description: Created by whx
     * 〈从服务注册中心 获取 microservice-provider-user 服务提供的信息〉
     *
     * @param id user id
     * @return com.ultrapower.consumermovie.pojo.User
     * @date 11/02/2019 15:09
     */
    @GetMapping("/instance/{id}")
    public User findByUserInstanceId(@PathVariable Long id) {
        List<ServiceInstance> list = discoveryClient.getInstances("microservice-provider-user");
        String url = list.get(0).getUri().toString();
        return this.restTemplate.getForObject(url + "/user/" + id, User.class);
    }


    /**
     * Method Description: Created by whx
     * 〈获取 microservice-provider-user 服务的 instance 信息 〉
     *
     * @return java.util.List<org.springframework.cloud.client.ServiceInstance>
     * @date 11/02/2019 15:10
     */
    @GetMapping("/instance")
    public List<ServiceInstance> findByUserInstance() {
        return discoveryClient.getInstances("microservice-provider-user");
    }
}

以下是该服务的获取结果：
http://192.168.30.161:8889/user/1
《Eureka服务注册与发现探究》

http://192.168.30.161:8889/user/instance/1
《Eureka服务注册与发现探究》

[{
    "metadata": {
        "management.port": "8888"
    },
    "secure": false,
    "uri": "http://192.168.30.161:8888",
    "instanceId": "localhost:microservice-provider-user:8888",
    "serviceId": "MICROSERVICE-PROVIDER-USER",
    "instanceInfo": {
        "instanceId": "localhost:microservice-provider-user:8888",
        "app": "MICROSERVICE-PROVIDER-USER",
        "appGroupName": null,
        "ipAddr": "192.168.30.161",
        "sid": "na",
        "homePageUrl": "http://192.168.30.161:8888/",
        "statusPageUrl": "http://192.168.30.161:8888/actuator/info",
        "healthCheckUrl": "http://192.168.30.161:8888/actuator/health",
        "secureHealthCheckUrl": null,
        "vipAddress": "microservice-provider-user",
        "secureVipAddress": "microservice-provider-user",
        "countryId": 1,
        "dataCenterInfo": {
            "@class": "com.netflix.appinfo.InstanceInfo$DefaultDataCenterInfo",
            "name": "MyOwn"
        },
        "hostName": "192.168.30.161",
        "status": "UP",
        "overriddenStatus": "UNKNOWN",
        "leaseInfo": {
            "renewalIntervalInSecs": 30,
            "durationInSecs": 90,
            "registrationTimestamp": 1572502252210,
            "lastRenewalTimestamp": 1572502972612,
            "evictionTimestamp": 0,
            "serviceUpTimestamp": 1572502251658
        },
        "isCoordinatingDiscoveryServer": false,
        "metadata": {
            "management.port": "8888"
        },
        "lastUpdatedTimestamp": 1572502252211,
        "lastDirtyTimestamp": 1572502251644,
        "actionType": "ADDED",
        "asgName": null
    },
    "host": "192.168.30.161",
    "port": 8888,
    "scheme": null
}]

六、Eureka与Zookeeper对比

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。

1. 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集羣都是不可用的，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集羣失去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。

2. Eureka保证AP

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。
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原文链接：https://blog.csdn.net/neosmit…

七、结语

当然服务注册发现的中间件也有很多，本文只是以Eureka为例浅析，除此，Eureka 中的配置内容还有很多， 比如权限配置、健康检查、元数据配置以及分布式部署等内容需要深入学习。本文只是泛泛而谈，如果错误，还请读者指正。

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