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Eureka 源码解析 —— 应用实例注册发现（二）之续租

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1. 概述

本文主要分享 Eureka-Client 向 Eureka-Server 续租应用实例的过程 。

FROM 《深度剖析服务发现组件Netflix Eureka》二次编辑

蓝框部分，为本文重点。
非蓝框部分，Eureka-Server 集群间复制注册的应用实例信息，不在本文内容范畴。

2. Eureka-Client 发起续租

Eureka-Client 向 Eureka-Server 发起注册应用实例成功后获得租约 ( Lease )。

Eureka-Client 固定间隔 向 Eureka-Server 发起续租 ( renew )，避免租约过期。

默认情况下，租约有效期为 90 秒，续租频率为 30 秒。两者比例为 1 : 3 ，保证在网络异常等情况下，有三次重试的机会。

2.1 初始化定时任务

Eureka-Client 在初始化过程中，创建心跳线程， 固定间隔 向 Eureka-Server 发起续租 ( renew )。实现代码如下：

// DiscoveryClient.java

DiscoveryClient(ApplicationInfoManager applicationInfoManager, EurekaClientConfig config, AbstractDiscoveryClientOptionalArgs args,
 Provider<BackupRegistry> backupRegistryProvider) {
 // ... 省略无关代码
 scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(2,
 new ThreadFactoryBuilder()
 .setNameFormat("DiscoveryClient-%d")
 .setDaemon(true)
 .build());

 heartbeatExecutor = new ThreadPoolExecutor(
 1, clientConfig.getHeartbeatExecutorThreadPoolSize(), 0, TimeUnit.SECONDS,
 new SynchronousQueue<Runnable>(),
 new ThreadFactoryBuilder()
 .setNameFormat("DiscoveryClient-HeartbeatExecutor-%d")
 .setDaemon(true)
 .build()
 ); // use direct handoff
 
 // ... 省略无关代码
 
 // 【3.2.14】初始化定时任务
 initScheduledTasks();
}

private void initScheduledTasks(){

 // 向 Eureka-Server 心跳（续租）执行器
 if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {
 int renewalIntervalInSecs = instanceInfo.getLeaseInfo().getRenewalIntervalInSecs(); // 续租频率
 int expBackOffBound = clientConfig.getHeartbeatExecutorExponentialBackOffBound(); //
 logger.info("Starting heartbeat executor: " + "renew interval is: " + renewalIntervalInSecs);

 // Heartbeat timer
 scheduler.schedule(
 new TimedSupervisorTask(
 "heartbeat",
 scheduler,
 heartbeatExecutor,
 renewalIntervalInSecs,
 TimeUnit.SECONDS,
 expBackOffBound,
 new HeartbeatThread()
 ),
 renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);
 
 // ... 省略无关代码
 }
 // ... 省略无关代码
}

scheduler ，定时任务服务，用于定时触发心跳( 续租 )。细心如你，会发现任务提交的方式是 ScheduledExecutorService#schedule(...) 方法， 只延迟执行一次心跳，说好的固定频率执行心跳呢 ！！！答案在「2.3 TimedSupervisorTask」揭晓。
heartbeatExecutor ，心跳任务执行线程池。为什么有 scheduler 的情况下，还有 heartbeatExecutor ？？？答案也在「2.3 TimedSupervisorTask」揭晓。
HeartbeatThread，心跳线程，在「2.2 TimedSupervisorTask」详细解析。

2.2 HeartbeatThread

com.netflix.discovery.DiscoveryClient.HeartbeatThread ，心跳线程，实现执行 Eureka-Client 向 Eureka-Server 发起续租 ( renew )请求。实现代码如下：

// DiscoveryClient.java
/**
* 最后成功向 Eureka-Server 心跳时间戳
*/
private volatile long lastSuccessfulHeartbeatTimestamp = -1;

private class HeartbeatThread implements Runnable{

 public void run(){
 if (renew()) {
 lastSuccessfulHeartbeatTimestamp = System.currentTimeMillis();
 }
 }
}

调用 #renew 方法，执行续租逻辑。实现代码如下：

// DiscoveryClient.java
boolean renew(){
 EurekaHttpResponse<InstanceInfo> httpResponse;
 try {
 httpResponse = eurekaTransport.registrationClient.sendHeartBeat(instanceInfo.getAppName(), instanceInfo.getId(), instanceInfo, null);
 logger.debug("{} - Heartbeat status: {}", PREFIX + appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());
 if (httpResponse.getStatusCode() == 404) {
 REREGISTER_COUNTER.increment();
 logger.info("{} - Re-registering apps/{}", PREFIX + appPathIdentifier, instanceInfo.getAppName());
 long timestamp = instanceInfo.setIsDirtyWithTime();
 // 发起注册
 boolean success = register();
 if (success) {
 instanceInfo.unsetIsDirty(timestamp);
 }
 return success;
 }
 return httpResponse.getStatusCode() == 200;
 } catch (Throwable e) {
 logger.error("{} - was unable to send heartbeat!", PREFIX + appPathIdentifier, e);
 return false;
 }
}

调用 AbstractJerseyEurekaHttpClient#sendHeartBeat(...) 方法，发起 续租请求 ，实现代码如下：

// AbstractJerseyEurekaHttpClient.java
@Override
public EurekaHttpResponse<InstanceInfo> sendHeartBeat(String appName, String id, InstanceInfo info, InstanceStatus overriddenStatus){
 String urlPath = "apps/" + appName + '/' + id;
 ClientResponse response = null;
 try {
 WebResource webResource = jerseyClient.resource(serviceUrl)
 .path(urlPath)
 .queryParam("status", info.getStatus().toString())
 .queryParam("lastDirtyTimestamp", info.getLastDirtyTimestamp().toString());
 if (overriddenStatus != null) {
 webResource = webResource.queryParam("overriddenstatus", overriddenStatus.name());
 }
 Builder requestBuilder = webResource.getRequestBuilder();
 addExtraHeaders(requestBuilder);
 response = requestBuilder.put(ClientResponse.class);
 EurekaHttpResponseBuilder<InstanceInfo> eurekaResponseBuilder = anEurekaHttpResponse(response.getStatus(), InstanceInfo.class).headers(headersOf(response));
 if (response.hasEntity()) {
 eurekaResponseBuilder.entity(response.getEntity(InstanceInfo.class));
 }
 return eurekaResponseBuilder.build();
 } finally {
 if (logger.isDebugEnabled()) {
 logger.debug("Jersey HTTP PUT {}/{}; statusCode={}", serviceUrl, urlPath, response == null ? "N/A" : response.getStatus());
 }
 if (response != null) {
 response.close();
 }
 }
}

PUT 请求 Eureka-Server 的 apps/${APP_NAME}/${INSTANCE_INFO_ID} 接口，参数为 status 、 lastDirtyTimestamp 、 overriddenstatus ，实现续租。

调用 AbstractJerseyEurekaHttpClient#register(...) 方法，当 Eureka-Server 不存在租约 时，重新发起注册，在《Eureka 源码解析 —— 应用实例注册发现（一）之注册》有详细解析。

2.3 TimedSupervisorTask

com.netflix.discovery.TimedSupervisorTask ，监管 定时任务 的任务。

A supervisor task that schedules subtasks while enforce a timeout.

创建 TimedSupervisorTask 代码如下：

public class TimedSupervisorTask extends TimerTask{

 private final Counter timeoutCounter;
 private final Counter rejectedCounter;
 private final Counter throwableCounter;
 private final LongGauge threadPoolLevelGauge;

 /**
* 定时任务服务
*/
 private final ScheduledExecutorService scheduler;
 /**
* 执行子任务线程池
*/
 private final ThreadPoolExecutor executor;
 /**
* 子任务执行超时时间
*/
 private final long timeoutMillis;
 /**
* 子任务
*/
 private final Runnable task;
 /**
* 当前任子务执行频率
*/
 private final AtomicLong delay;
 /**
* 最大子任务执行频率
*
* 子任务执行超时情况下使用
*/
 private final long maxDelay;

 public TimedSupervisorTask(String name, ScheduledExecutorService scheduler, ThreadPoolExecutor executor,
int timeout, TimeUnit timeUnit, int expBackOffBound, Runnable task){
 this.scheduler = scheduler;
 this.executor = executor;
 this.timeoutMillis = timeUnit.toMillis(timeout);
 this.task = task;
 this.delay = new AtomicLong(timeoutMillis);
 this.maxDelay = timeoutMillis * expBackOffBound;

 // Initialize the counters and register.
 timeoutCounter = Monitors.newCounter("timeouts");
 rejectedCounter = Monitors.newCounter("rejectedExecutions");
 throwableCounter = Monitors.newCounter("throwables");
 threadPoolLevelGauge = new LongGauge(MonitorConfig.builder("threadPoolUsed").build());
 Monitors.registerObject(name, this);
 }

}

scheduler ，定时任务服务，用于定时【发起】子任务。
executor ，执行子任务线程池，用于【提交】子任务执行。
task ，子任务。
timeoutMillis ，子任务执行超时时间，单位：毫秒。
delay ，当前子任务执行频率，单位：毫秒。值等于 timeout 参数。
maxDelay ，最大子任务执行频率，单位：毫秒。值等于 timeout * expBackOffBound 参数。

Eureka 源码解析 —— 应用实例注册发现（二）之续租

scheduler 初始化延迟执行 TimedSupervisorTask 。
TimedSupervisorTask 执行时，提交 task 到 executor 执行任务。
- 当 task 执行正常，TimedSupervisorTask 再次提交自己到 scheduler 延迟 timeoutMillis 执行。
- 当 task 执行超时，重新计算延迟时间( 不允许超过 maxDelay )，再次提交自己到 scheduler 延迟执行。

实现代码如下：

// TimedSupervisorTask.java
 1: @Override
 2: public void run(){
 3: Future<?> future = null;
 4: try {
 5: // 提交 任务
 6: future = executor.submit(task);
 7: //
 8: threadPoolLevelGauge.set((long) executor.getActiveCount());
 9: // 等待任务 执行完成 或 超时
 10: future.get(timeoutMillis, TimeUnit.MILLISECONDS); // block until done or timeout
 11: // 设置 下一次任务执行频率
 12: delay.set(timeoutMillis);
 13: //
 14: threadPoolLevelGauge.set((long) executor.getActiveCount());
 15: } catch (TimeoutException e) {
 16: logger.error("task supervisor timed out", e);
 17: timeoutCounter.increment(); //
 18: 
 19: // 设置 下一次任务执行频率
 20: long currentDelay = delay.get();
 21: long newDelay = Math.min(maxDelay, currentDelay * 2);
 22: delay.compareAndSet(currentDelay, newDelay);
 23: 
 24: } catch (RejectedExecutionException e) {
 25: if (executor.isShutdown() || scheduler.isShutdown()) {
 26: logger.warn("task supervisor shutting down, reject the task", e);
 27: } else {
 28: logger.error("task supervisor rejected the task", e);
 29: }
 30: 
 31: rejectedCounter.increment(); //
 32: } catch (Throwable e) {
 33: if (executor.isShutdown() || scheduler.isShutdown()) {
 34: logger.warn("task supervisor shutting down, can't accept the task");
 35: } else {
 36: logger.error("task supervisor threw an exception", e);
 37: }
 38: 
 39: throwableCounter.increment(); //
 40: } finally {
 41: // 取消 未完成的任务
 42: if (future != null) {
 43: future.cancel(true);
 44: }
 45: 
 46: // 调度 下次任务
 47: if (!scheduler.isShutdown()) {
 48: scheduler.schedule(this, delay.get(), TimeUnit.MILLISECONDS);
 49: }
 50: }
 51: }

第 5 至 6 行：提交子任务 task 到执行子任务线程池 executor 。
第 9 至 10 行：等待子任务 task 执行完成或执行超时。
第 11 至 12 行：子任务 task 执行完成，设置下一次执行延迟 delay 。
第 19 至 22 行：子任务 task 执行超时，重新计算下一次执行延迟 delay 。计算公式为 Math.min(maxDelay, currentDelay * 2) 。如果多次超时，超时时间不断乘以 2 ，不允许超过最大延迟时间( maxDelay )。
第 41 至 44 行：强制取消未完成的子任务。
第 46 至 49 行：调度下一次 TimedSupervisorTask 。

3. Eureka-Server 接收续租

3.1 接收续租请求

com.netflix.eureka.resources.InstanceResource ，处理单个应用实例信息的请求操作的 Resource ( Controller )。

续租应用实例信息的请求，映射 InstanceResource#renewLease() 方法，实现代码如下：

 1: @PUT
 2: public Response renewLease(
3: @HeaderParam(PeerEurekaNode.HEADER_REPLICATION) String isReplication,
4: @QueryParam("overriddenstatus") String overriddenStatus,
5: @QueryParam("status") String status,
6: @QueryParam("lastDirtyTimestamp") String lastDirtyTimestamp){
 7: boolean isFromReplicaNode = "true".equals(isReplication);
 8: // 续租
 9: boolean isSuccess = registry.renew(app.getName(), id, isFromReplicaNode);
10: 
11: // 续租失败
12: // Not found in the registry, immediately ask for a register
13: if (!isSuccess) {
14: logger.warn("Not Found (Renew): {} - {}", app.getName(), id);
15: return Response.status(Status.NOT_FOUND).build();
16: }
17: 
18: // 比较 InstanceInfo 的 lastDirtyTimestamp 属性
19: // Check if we need to sync based on dirty time stamp, the client
20: // instance might have changed some value
21: Response response = null;
22: if (lastDirtyTimestamp != null && serverConfig.shouldSyncWhenTimestampDiffers()) {
23: response = this.validateDirtyTimestamp(Long.valueOf(lastDirtyTimestamp), isFromReplicaNode);
24: // Store the overridden status since the validation found out the node that replicates wins
25: if (response.getStatus() == Response.Status.NOT_FOUND.getStatusCode()
26: && (overriddenStatus != null)
27: && !(InstanceStatus.UNKNOWN.name().equals(overriddenStatus))
28: && isFromReplicaNode) {
29: registry.storeOverriddenStatusIfRequired(app.getAppName(), id, InstanceStatus.valueOf(overriddenStatus));
30: }
31: } else { // 成功
32: response = Response.ok().build();
33: }
34: logger.debug("Found (Renew): {} - {}; reply status={}" + app.getName(), id, response.getStatus());
35: return response;
36: }

第 8 至 9 行：调用 PeerAwareInstanceRegistryImpl#renew(...) 方法，续租。实现代码如下：

// PeerAwareInstanceRegistryImpl.java
public boolean renew(final String appName, final String id, final boolean isReplication){
 if (super.renew(appName, id, isReplication)) { // 续租
 // Eureka-Server 复制
 replicateToPeers(Action.Heartbeat, appName, id, null, null, isReplication);
 return true;
 }
 return false;
}

调用父类 AbstractInstanceRegistry#renew(...) 方法，注册应用实例信息。

第 11 至 16 行：续租失败，返回 404 响应。当 Eureka-Client 收到 404 响应后，会重新发起 InstanceInfo 的注册。

第 18 至 30 行：比较请求的 lastDirtyTimestamp 和 Server 的 InstanceInfo 的 lastDirtyTimestamp 属性差异，需要配置 eureka.syncWhenTimestampDiffers = true ( 默认开启 )。

第 23 行：调用 #validateDirtyTimestamp(...) 方法，比较 lastDirtyTimestamp 的差异。实现代码如下：

// InstanceResource.java
 1: private Response validateDirtyTimestamp(Long lastDirtyTimestamp, boolean isReplication){
 2: // 获取 InstanceInfo
 3: InstanceInfo appInfo = registry.getInstanceByAppAndId(app.getName(), id, false);
 4: if (appInfo != null) {
 5: if ((lastDirtyTimestamp != null) && (!lastDirtyTimestamp.equals(appInfo.getLastDirtyTimestamp()))) {
 6: Object[] args = {id, appInfo.getLastDirtyTimestamp(), lastDirtyTimestamp, isReplication};
 7: // 请求 的 较大
 8: if (lastDirtyTimestamp > appInfo.getLastDirtyTimestamp()) {
 9: logger.debug("Time to sync, since the last dirty timestamp differs -"
 10: + " ReplicationInstance id : {},Registry : {} Incoming: {} Replication: {}", args);
 11: return Response.status(Status.NOT_FOUND).build();
 12: // Server 的 较大
 13: } else if (appInfo.getLastDirtyTimestamp() > lastDirtyTimestamp) {
 14: // In the case of replication, send the current instance info in the registry for the
 15: // replicating node to sync itself with this one.
 16: if (isReplication) {
 17: logger.debug(
 18: "Time to sync, since the last dirty timestamp differs -"
 19: + " ReplicationInstance id : {},Registry : {} Incoming: {} Replication: {}",
 20: args);
 21: return Response.status(Status.CONFLICT).entity(appInfo).build();
 22: } else {
 23: return Response.ok().build();
 24: }
 25: }
 26: }
 27: 
 28: }
 29: return Response.ok().build();
 30: }

第 7 至 11 行：请求的 lastDirtyTimestamp 较大，意味着请求方( 可能是 Eureka-Client ，也可能是 Eureka-Server 集群内的其他 Server )存在 InstanceInfo 和 Eureka-Server 的 InstanceInfo 的数据不一致，返回 404 响应。请求方收到 404 响应后重新发起注册。
第 16 至 21 行：TODO[0021]：集群同步
第 22 至 24 行：Server 的 lastDirtyTimestamp 较大，并且请求方为 Eureka-Client，续租成功，返回 200 成功响应。
第 29 行： lastDirtyTimestamp 一致，返回 200 成功响应。

第 24 至 30 行：TODO[0022]：状态更新。

第 31 至 33 行：续租成功，返回 200 成功响应。

3.2 续租应用实例信息

调用 AbstractInstanceRegistry#renew(...) 方法，续租应用实例信息，实现代码如下：

 1: public boolean renew(String appName, String id, boolean isReplication){
 2: // 增加 续租次数 到 监控
 3: RENEW.increment(isReplication);
 4: // 获得 租约
 5: Map<String, Lease<InstanceInfo>> gMap = registry.get(appName);
 6: Lease<InstanceInfo> leaseToRenew = null;
 7: if (gMap != null) {
 8: leaseToRenew = gMap.get(id);
 9: }
10: // 租约不存在
11: if (leaseToRenew == null) {
12: RENEW_NOT_FOUND.increment(isReplication);
13: logger.warn("DS: Registry: lease doesn't exist, registering resource: {} - {}", appName, id);
14: return false;
15: } else {
16: InstanceInfo instanceInfo = leaseToRenew.getHolder();
17: if (instanceInfo != null) {
18: // touchASGCache(instanceInfo.getASGName());
19: // TODO 芋艿：over status
20: InstanceStatus overriddenInstanceStatus = this.getOverriddenInstanceStatus(
21: instanceInfo, leaseToRenew, isReplication);
22: if (overriddenInstanceStatus == InstanceStatus.UNKNOWN) {
23: logger.info("Instance status UNKNOWN possibly due to deleted override for instance {}"
24: + "; re-register required", instanceInfo.getId());
25: RENEW_NOT_FOUND.increment(isReplication);
26: return false;
27: }
28: if (!instanceInfo.getStatus().equals(overriddenInstanceStatus)) {
29: Object[] args = {
30: instanceInfo.getStatus().name(),
31: instanceInfo.getOverriddenStatus().name(),
32: instanceInfo.getId()
33: };
34: logger.info(
35: "The instance status {} is different from overridden instance status {} for instance {}. "
36: + "Hence setting the status to overridden status", args);
37: instanceInfo.setStatusWithoutDirty(overriddenInstanceStatus);
38: }
39: }
40: // TODO 芋艿：可能和自我保护
41: renewsLastMin.increment();
42: // 设置 租约最后更新时间（续租）
43: leaseToRenew.renew();
44: return true;
45: }
46: }

第 2 至 3 行：增加续租次数到监控。配合 Netflix Servo 实现监控信息采集。
第 4 至 9 行：获得租约( Lease )。
第 10 至 14 行：租约不存在，返回续租失败( false )。
第 19 至 39 行：TODO[0022]：状态更新。
第 40 至 41 行：TODO[0023]：自我保护。
第 42 至 43 行：调用 Lease#renew() 方法，设置租约最后更新时间( 续租 )，实现代码如下：
```
public void renew(){
 lastUpdateTimestamp = System.currentTimeMillis() + duration;
}
```
第 44 行：返回续租成功( true )。
整个过程修改的租约的过期时间，即使并发请求，也不会对数据的一致性产生不一致的影响，因此像注册操作一样加锁。