Spring Cloud源码分析(一)Eureka

很多面试官都会项目架构是什么样的?看你简历项目涉及的都是微服务项目,那你谈谈你对微服务的理解,优缺点?我一般会说项目中用的技术有springBoot、SpringCloud等技术,面试官经常继续深入问你,SpringCloud都用过哪些组件,谈谈对Eureka的理解,它底层是怎么实现的呢?那我的回答比较浅显,让面试官认为,你仅仅停留在使用框架的阶段,并没有深入了解它的原理。

今天看看大佬的博客学习一下Eureka源码

在看具体源码前,我们先回顾一下之前我们所实现的内容,从而找一个合适的切入口去分析。首先,服务注册中心、服务提供者、服务消费者这三个主要元素来说,后两者(也就是Eureka客户端)在整个运行机制中是大部分通信行为的主动发起者,而注册中心主要是处理请求的接收者。所以,我们可以从Eureka的客户端作为入口看看它是如何完成这些主动通信行为的。

我们在将一个普通的Spring Boot应用注册到Eureka Server中,或是从Eureka Server中获取服务列表时,主要就做了两件事:

  • 在应用主类中配置了@EnableDiscoveryClient注解
  • 在application.properties中用eureka.client.serviceUrl.defaultZone参数指定了服务注册中心的位置

顺着上面的线索,我们先查看@EnableDiscoveryClient的源码如下:

/**
 * Annotation to enable a DiscoveryClient implementation.
 * @author Spencer Gibb
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import(EnableDiscoveryClientImportSelector.class)
public @interface EnableDiscoveryClient {

}
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从该注解的注释我们可以知道:该注解用来开启DiscoveryClient的实例。通过搜索DiscoveryClient,我们可以发现有一个类和一个接口。通过梳理可以得到如下图的关系:

Spring Cloud源码分析(一)Eureka

其中,左边的 org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient 是Spring Cloud的接口,它定义了用来发现服务的常用抽象方法,而 org.springframework.cloud.netflix.eureka.EurekaDiscoveryClient 是对该接口的实现,从命名来就可以判断,它实现的是对Eureka发现服务的封装。所以EurekaDiscoveryClient依赖了Eureka的 com.netflix.discovery.EurekaClient 接口,EurekaClient继承了LookupService接口,他们都是Netflix开源包中的内容,它主要定义了针对Eureka的发现服务的抽象方法,而真正实现发现服务的则是Netflix包中的 com.netflix.discovery.DiscoveryClient 类。

那么,我们就看看来详细看看DiscoveryClient类。先解读一下该类头部的注释有个总体的了解,注释的大致内容如下:

这个类用于帮助与Eureka Server互相协作。

Eureka Client负责了下面的任务:
- 向Eureka Server注册服务实例
- 向Eureka Server为租约续期
- 当服务关闭期间,向Eureka Server取消租约
- 查询Eureka Server中的服务实例列表

Eureka Client还需要配置一个Eureka Server的URL列表。

复制代码

在具体研究Eureka Client具体负责的任务之前,我们先看看对Eureka Server的URL列表配置在哪里。根据我们配置的属性名:eureka.client.serviceUrl.defaultZone,通过serviceUrl我们找到该属性相关的加载属性,但是在SR5版本中它们都被@Deprecated标注了,并在注视中可以看到@link到了替代类com.netflix.discovery.endpoint.EndpointUtils,我们可以在该类中找到下面这个函数:

public static Map<String, List<String>> getServiceUrlsMapFromConfig(
			EurekaClientConfig clientConfig, String instanceZone, boolean preferSameZone) {
    Map<String, List<String>> orderedUrls = new LinkedHashMap<>();
    String region = getRegion(clientConfig);
    String[] availZones = clientConfig.getAvailabilityZones(clientConfig.getRegion());
    if (availZones == null || availZones.length == 0) {
        availZones = new String[1];
        availZones[0] = DEFAULT_ZONE;
    }
	……
    int myZoneOffset = getZoneOffset(instanceZone, preferSameZone, availZones);

    String zone = availZones[myZoneOffset];
    List<String> serviceUrls = clientConfig.getEurekaServerServiceUrls(zone);
    if (serviceUrls != null) {
        orderedUrls.put(zone, serviceUrls);
    }
	……
    return orderedUrls;
}
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Region、Zone 在上面的函数中,我们可以发现客户端依次加载了两个内容,第一个是Region,第二个是Zone,从其加载逻上我们可以判断他们之间的关系:

  • 通过getRegion函数,我们可以看到它从配置中读取了一个Region返回,所以一个微服务应用只可以属于一个Region,如果不特别配置,就默认为default。若我们要自己设置,可以通过eureka.client.region属性来定义。
public static String getRegion(EurekaClientConfig clientConfig) {
    String region = clientConfig.getRegion();
    if (region == null) {
        region = DEFAULT_REGION;
    }
    region = region.trim().toLowerCase();
    return region;
}
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  • 通过getAvailabilityZones函数,我们可以知道当我们没有特别为Region配置Zone的时候,将默认采用defaultZone,这也是我们之前配置参数eureka.client.serviceUrl.defaultZone的由来。若要为应用指定Zone,我们可以通过eureka.client.availability-zones属性来进行设置。从该函数的return内容,我们可以Zone是可以有多个的,并且通过逗号分隔来配置。由此,我们可以判断Region与Zone是一对多的关系。
public String[] getAvailabilityZones(String region) {
	String value = this.availabilityZones.get(region);
	if (value == null) {
		value = DEFAULT_ZONE;
	}
	return value.split(",");
}
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ServiceUrls

在获取了Region和Zone信息之后,才开始真正加载Eureka Server的具体地址。它根据传入的参数按一定算法确定加载位于哪一个Zone配置的serviceUrls。

int myZoneOffset = getZoneOffset(instanceZone, preferSameZone, availZones);
String zone = availZones[myZoneOffset];
List<String> serviceUrls = clientConfig.getEurekaServerServiceUrls(zone);

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具体获取serviceUrls的实现,我们可以详细查看getEurekaServerServiceUrls函数的具体实现类EurekaClientConfigBean,该类是EurekaClientConfig和EurekaConstants接口的实现,用来加载配置文件中的内容,这里有非常多有用的信息,这里我们先说一下此处我们关心的,关于defaultZone的信息。通过搜索defaultZone,我们可以很容易的找到下面这个函数,它具体实现了,如何解析该参数的过程,通过此内容,我们就可以知道,eureka.client.serviceUrl.defaultZone属性可以配置多个,并且需要通过逗号分隔。

public List<String> getEurekaServerServiceUrls(String myZone) {
	String serviceUrls = this.serviceUrl.get(myZone);
	if (serviceUrls == null || serviceUrls.isEmpty()) {
		serviceUrls = this.serviceUrl.get(DEFAULT_ZONE);
	}
	if (!StringUtils.isEmpty(serviceUrls)) {
		final String[] serviceUrlsSplit = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(serviceUrls);
		List<String> eurekaServiceUrls = new ArrayList<>(serviceUrlsSplit.length);
		for (String eurekaServiceUrl : serviceUrlsSplit) {
			if (!endsWithSlash(eurekaServiceUrl)) {
				eurekaServiceUrl += "/";
			}
			eurekaServiceUrls.add(eurekaServiceUrl);
		}
		return eurekaServiceUrls;
	}
	return new ArrayList<>();
}
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当客户端在服务列表中选择实例进行访问时,对于Zone和Region遵循这样的规则:优先访问同自己一个Zone中的实例,其次才访问其他Zone中的实例。通过Region和Zone的两层级别定义,配合实际部署的物理结构,我们就可以有效的设计出区域性故障的容错集群

服务注册

在理解了多个服务注册中心信息的加载后,我们再回头看看DiscoveryClient类是如何实现“服务注册”行为的,通过查看它的构造类,可以找到它调用了下面这个函数:

private void initScheduledTasks() {
    ...
    if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {
        ...
        // InstanceInfo replicator
        instanceInfoReplicator = new InstanceInfoReplicator(
                this,
               instanceInfo,
                clientConfig.getInstanceInfoReplicationIntervalSeconds(),
                2); // burstSize
        ...
        instanceInfoReplicator.start(clientConfig.getInitialInstanceInfoReplicationIntervalSeconds());
    } else {
        logger.info("Not registering with Eureka server per configuration");
    }
}
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在上面的函数中,我们可以看到关键的判断依据if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka())。在该分支内,创建了一个InstanceInfoReplicator类的实例,它会执行一个定时任务,查看该类的run()函数了解该任务做了什么工作:

public void run() {
    try {
        discoveryClient.refreshInstanceInfo();
        Long dirtyTimestamp = instanceInfo.isDirtyWithTime();
        if (dirtyTimestamp != null) {
            discoveryClient.register();
            instanceInfo.unsetIsDirty(dirtyTimestamp);
        }
    } catch (Throwable t) {
        logger.warn("There was a problem with the instance info replicator", t);
    } finally {
        Future next = scheduler.schedule(this, replicationIntervalSeconds, TimeUnit.SECONDS);
        scheduledPeriodicRef.set(next);
    }
}
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相信大家都发现了discoveryClient.register();这一行,真正触发调用注册的地方就在这里。继续查看register()的实现内容如下:

boolean register() throws Throwable {
    logger.info(PREFIX + appPathIdentifier + ": registering service...");
    EurekaHttpResponse<Void> httpResponse;
    try {
        httpResponse = eurekaTransport.registrationClient.register(instanceInfo);
    } catch (Exception e) {
        logger.warn("{} - registration failed {}", PREFIX + appPathIdentifier, e.getMessage(), e);
        throw e;
    }
    if (logger.isInfoEnabled()) {
        logger.info("{} - registration status: {}", PREFIX + appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());
    }
    return httpResponse.getStatusCode() == 204;
}
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通过属性命名,大家基本也能猜出来,注册操作也是通过REST请求的方式进行的。同时,这里我们也能看到发起注册请求的时候,传入了一个com.netflix.appinfo.InstanceInfo对象,该对象就是注册时候客户端给服务端的服务的元数据

服务获取与服务续约

顺着上面的思路,我们继续来看DiscoveryClient的initScheduledTasks函数,不难发现在其中还有两个定时任务,分别是“服务获取”和“服务续约”:

private void initScheduledTasks() {
    if (clientConfig.shouldFetchRegistry()) {
        // registry cache refresh timer
        int registryFetchIntervalSeconds = clientConfig.getRegistryFetchIntervalSeconds();
        int expBackOffBound = clientConfig.getCacheRefreshExecutorExponentialBackOffBound();
        scheduler.schedule(
                new TimedSupervisorTask(
                        "cacheRefresh",
                        scheduler,
                        cacheRefreshExecutor,
                        registryFetchIntervalSeconds,
                        TimeUnit.SECONDS,
                        expBackOffBound,
                        new CacheRefreshThread()
                ),
                registryFetchIntervalSeconds, TimeUnit.SECONDS);
	}
	if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {
		int renewalIntervalInSecs = instanceInfo.getLeaseInfo().getRenewalIntervalInSecs();
        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);
		// InstanceInfo replicator
		……
	}
}
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从源码中,我们就可以发现,“服务获取”相对于“服务续约”更为独立,“服务续约”与“服务注册”在同一个if逻辑中,这个不难理解,服务注册到Eureka Server后,自然需要一个心跳去续约,防止被剔除,所以他们肯定是成对出现的。从源码中,我们可以清楚看到了,对于服务续约相关的时间控制参数:

eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=30
eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds=90

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而“服务获取”的逻辑在独立的一个if判断中,其判断依据就是我们之前所提到的eureka.client.fetch-registry=true参数,它默认是为true的,大部分情况下我们不需要关心。为了定期的更新客户端的服务清单,以保证服务访问的正确性,“服务获取”的请求不会只限于服务启动,而是一个定时执行的任务,从源码中我们可以看到任务运行中的registryFetchIntervalSeconds参数对应eureka.client.registry-fetch-interval-seconds=30配置参数,它默认为30秒。

继续循序渐进的向下深入,我们就能分别发现实现“服务获取”和“服务续约”的具体方法,其中“服务续约”的实现较为简单,直接以REST请求的方式进行续约:

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());
            return register();
        }
        return httpResponse.getStatusCode() == 200;
    } catch (Throwable e) {
        logger.error("{} - was unable to send heartbeat!", PREFIX + appPathIdentifier, e);
        return false;
    }
}
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而“服务获取”则相对复杂一些,会根据是否第一次获取发起不同的REST请求和相应的处理,具体的实现逻辑还是跟之前类似,有兴趣的读者可以继续查看服务客户端的其他具体内容,了解更多细节。

服务注册中心处理

通过上面的源码分析,可以看到所有的交互都是通过REST的请求来发起的。下面我们来看看服务注册中心对这些请求的处理。Eureka Server对于各类REST请求的定义都位于:com.netflix.eureka.resources包下。

以“服务注册”请求为例:

@POST
@Consumes({"application/json", "application/xml"})
public Response addInstance(InstanceInfo info,
                  @HeaderParam(PeerEurekaNode.HEADER_REPLICATION) String isReplication) {
    logger.debug("Registering instance {} (replication={})", info.getId(), isReplication);
    // validate that the instanceinfo contains all the necessary required fields
    ...
    // handle cases where clients may be registering with bad DataCenterInfo with missing data
    DataCenterInfo dataCenterInfo = info.getDataCenterInfo();
    if (dataCenterInfo instanceof UniqueIdentifier) {
        String dataCenterInfoId = ((UniqueIdentifier) dataCenterInfo).getId();
        if (isBlank(dataCenterInfoId)) {
            boolean experimental = "true".equalsIgnoreCase(
					serverConfig.getExperimental("registration.validation.dataCenterInfoId"));
            if (experimental) {
                String entity = "DataCenterInfo of type " + dataCenterInfo.getClass()
										+ " must contain a valid id";
                return Response.status(400).entity(entity).build();
            } else if (dataCenterInfo instanceof AmazonInfo) {
                AmazonInfo amazonInfo = (AmazonInfo) dataCenterInfo;
                String effectiveId = amazonInfo.get(AmazonInfo.MetaDataKey.instanceId);
                if (effectiveId == null) {
                    amazonInfo.getMetadata().put(
							AmazonInfo.MetaDataKey.instanceId.getName(), info.getId());
                }
            } else {
                logger.warn("Registering DataCenterInfo of type {} without an appropriate id",
						dataCenterInfo.getClass());
            }
        }
    }

    registry.register(info, "true".equals(isReplication));
    return Response.status(204).build();  // 204 to be backwards compatible
}
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在对注册信息进行了一大堆校验之后,会调用org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.InstanceRegistry对象中的register(InstanceInfo info, int leaseDuration, boolean isReplication)函数来进行服务注册:

public void register(InstanceInfo info, int leaseDuration, boolean isReplication) {
	if (log.isDebugEnabled()) {
		log.debug("register " + info.getAppName() + ", vip " + info.getVIPAddress()
				+ ", leaseDuration " + leaseDuration + ", isReplication "
				+ isReplication);
	}
	this.ctxt.publishEvent(new EurekaInstanceRegisteredEvent(this, info,
			leaseDuration, isReplication));

	super.register(info, leaseDuration, isReplication);
}
复制代码

在注册函数中,先调用publishEvent函数,将该新服务注册的事件传播出去,然后调用com.netflix.eureka.registry.AbstractInstanceRegistry父类中的注册实现,将InstanceInfo中的元数据信息存储在一个ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease>>对象中,它是一个两层Map结构,第一层的key存储服务名:InstanceInfo中的appName属性,第二层的key存储实例名:InstanceInfo中的instanceId属性。

服务端的请求接收都非常类似,对于其他的服务端处理,这里就不再展开,读者可以根据上面的脉络来自己查看其内容(这里包含很多细节内容)来帮助和加深理解。

参考:

感谢老师分享知识,从老师身上学习到很多品质,再次感谢老师。

原文 

https://juejin.im/post/5f117468f265da22c7574c46

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