Spring Cloud 教程第四章 Eureka 的原理与实现机制

前面的 3 章我们都在说 Eureka 是如何使用的，但是在面试中很少有人会问到你具体的如何配置和使用，而是深入原理问你 Eureka 是如何实现的？那么本文就结合前面的一些章节，来一起讨论讨论 Eureka 的实现原理与机制。

先来张图：

上面这张图，可能大家都看过。在实际的应用中，Eureka 是以集群的方式存在的。然后 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：提供服务注册和发现。消费方会缓存一些服务提供方，消费方获得服务列表后，直接调用服务提供方，而不是通过 Eureka Server 去调用。服务提供方和 Eureka Server 会实时通过心跳来保活，保证每个服务的可用性。

注意，上面只是一个逻辑图。实际的使用中，一个服务可能即是消费方又是提供方，同时可能还具备服务的发现功能。

下面再来看第二张图：

上面的这张图显示，Eureka 集群之间会进行数据同步。服务提供方会进行Register（服务注册）、Renew（服务续约）、Cancel（服务下线）等操作。Service Consumer 会向 Eureka Server 获取注册服务列表，并通过 HTTP Rest 远程调用的方式消费服务。

看懂这几张图后，我们可以深入到 Eureka 源码中去。Eureka 其实就是一个简单的 Servlet 应用，它使用 Jersey 框架实现自身的 RESTful HTTP接口，peer之间的同步与服务的注册全部通过 HTTP 协议实现，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，内存缓存使用 Google 的 guava 包实现。

大家可以自己到 github 上下载 Eureka 源码，自己编译测试测试。看我下载的其中一个版本的核心代码结构如下：

eureka-core 模块包含了功能的核心实现：

• com.netflix.eureka.cluster – 与peer节点复制(replication)相关的功能 
• com.netflix.eureka.lease – 即”租约”, 用来控制注册信息的生命周期(添加、清除、续约) 
• com.netflix.eureka.registry – 存储、查询服务注册信息 
• com.netflix.eureka.resources – RESTful风格中的”R”, 即资源。相当于SpringMVC中的Controller 
• com.netflix.eureka.transport – 发送HTTP请求的客户端，如发送心跳 
• com.netflix.eureka.aws – 与amazon AWS服务相关的类

通过 Octotree 查看 github 上的源码结构，Eureka 的源代码并没有多少。

由于是 Servlet 应用，所以 Eureka 需要通过 Servlet 的相关监听器 ServletContextListener 嵌入到 Servlet 的生命周期中。EurekaServerBootStrap 类实现了该接口，在 servlet 标准的 contextInitialized() 方法中完成了初始化工作：

@Override
public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
    try {
        // 读取配置信息
        initEurekaEnvironment(); 
        // 初始化Eureka Client(用来与其它节点进行同步)
        // 初始化server
        initEurekaServerContext(); 

        ServletContext sc = event.getServletContext();
        sc.setAttribute(EurekaServerContext.class.getName(), serverContext);
    } catch (Throwable e) {
        logger.error("Cannot bootstrap eureka server :", e);
        throw new RuntimeException("Cannot bootstrap eureka server :", e);
    }
}

由于讲解源码需要花费大量的篇幅，我就不在细讲。后面整个 Spring Cloud 教程做完之后，如果有时间我在单独来讲。这里大家找到入口后，先尝试着自己去分析吧。

Register（服务注册）

服务注册一般是发生在服务启动的时候，后面如果服务自身检测认为 Down，也会来更新服务状态的。

注册的服务列表保存在一个嵌套的 hash map中：

private final ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease<InstanceInfo>>> registry =
new ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease<InstanceInfo>>>();

• 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

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）。

Renew（服务续约）

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。

服务续约的过程与服务注册的过程基本一致：首先更新自身状态，再同步到其它Peer。

Cancel（服务下线）

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。

同样的先从主节点下线，然后向其它节点异步操作做状态同步。

说完这三个主要的流程后，相信大家对 Eureka 有了更深的认识。其实 Eureka 还有很多其它的知识点，我们没讲到。如某一个节点故障将发生哪些操作？再比如消费方的缓存更新策略等。这些限于时间关系，我们在整个 Spring Cloud 案例写完了后，再回过头来整理。

参考资料

• Spring Cloud Netflix Eureka源码导读与原理分析
• 深度剖析服务发现组件Netflix Eureka

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