【Eureka】如何实现注册，续约，剔除，服务发现

前言

Eureka是SpringCloud的具体实现之一，提供了服务注册，发现，续约，撤销等功能。并且我们使用Eureka的时候会将其分为客户端client和服务端server。服务端用于作为注册中心，而客户端则作为服务提供者和调用者。
我们引入了Netflix的Eureka-client这个jar包之后，其中包含了DicoveryClient这个类，其提供了与eureka-server进行交互的方法，如register（注册），renew（续约），cancel（注销）等方法。

服务注册

首先是服务注册方法。
这个类中的注册方法首先调用 AbstractJerseyEurekaHttpClient 类的register方法：Jersey是一个Restful请求服务的框架

下面是Jersey这个类中的register方法，他会从我们的配置文件中拿到我们设定的注册中心的URL地址，然后向这个地址发送一个post请求（因为post请求在Restful风格中代表的是添加），并且携带自己的info信息，这个info信息就是该client的配置文件中定义的信息。

通过HTTP请求向server发送完毕一个注册消息之后，就会构建一个响应结果。

当 eureka 启动的时候，会向我们指定的 serviceUrl 发送请求，把自己节点的数据以 post
请求的方式，数据以 json 形式发送过去。
当返回的状态码为 204 的时候，表示注册成功。

上面是客户端client的注册流程，那么发送注册请求之后，就需要server服务器端去保存这个注册信息了。

在ApplicationResource这个类中,有一个addInstance方法,用于将我们的注册的实例添加到注册中心去.

这个代码的前面是一堆的if else判断,用于对注册的实例信息进行验证.

然后进入这个register方法

可以发现注册信息过来了

在这里做了两个功能：
1、调用handleRegistration，在方法中使用publishEvent发布了监听事件 。Spring支持事件驱动，可以监听者模式进行事件的监听，这里广播给所有监听者，收到一个服务注册的请求。
2、调用父类PeerAwareInstanceRegistryImpl的register方法：

① 拿到微服务的过期时间，并进行更新
② 将服务注册交给父类完成
③ 完成集群信息同步（这个会在后面说明）
调用父类AbstractInstanceRegistry的register方法，在这开始真正开始做服务注册：

之后这里开始调用父类AbstractInstanceRegistry的register方法，在这开始真正开始做服务注册：

先说一下在这个类中定义的Eureka-server的服务注册列表的结构：

ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease>> registry;
ConcurrentHashMap中外层的String表示服务名称；spring.application.name
Map中的String表示服务节点的id （也就是实例的instanceid）；
Lease是一个心跳续约的对象，InstanceInfo表示实例信息。
重要的类：
--------------------------------------client发送注册请求----------------------------
DiscoveryClient 里面的 register()方法完后注册的总体构造
AbstractJerseyEurekaHttpClient 里面的 register()方法具体发送注册请求（post）
-------------------------------------------下面是server中的处理-----------------
InstanceRegistry 里面 register()方法接受客户端的注册请求
PeerAwareInstanceRegistryImpl 里面调用父类的 register()方法实现注册
AbstractInstanceRegistry 里面的 register()方法完成具体的注册保留数据到 map 集合
保存服务实例数据的集合：
第一个 key 是应用名称（全大写） spring.application.name
Value 中的 key 是应用的实例 id
eureka.instance.instance-id

Value 中的 value 是 具体的服务节点信息 也就是Lease里面存放的是你设定的具体实例信息

首先，注册表根据微服务的名称或取Map，如果不存在就新建，使用putIfAbsent。
然后，从gMap（gMap就是该服务的实例列表）获取一次服务实例，判断这个微服务的节点是否存在，第一次注册的情况下一般是不存在的。

当然，也有可能会发生注册信息冲突时，这时Eureka会根据最后活跃时间来判断到底覆盖哪一个：
这段代码中，Eureka拿到存在节点的最后活跃时间，和当前注册节点的发起注册时间，进行对比。当存在的节点的最后活跃时间大于当前注册节点的时间，就说明之前存在的节点更活跃，就替换当前节点。
这里有一个思想，就是如果Eureka缓存的老节点更活跃，就说明它能够使用，而新来的服务我并不知道是否能用，那么Eureka就保守的使用了可用的老节点，从这一点也保证了可用性。
也就是已经存在的节点发送消息的时间与现在的时间更加接近,就说明已经存在的节点更加活跃.

之后在拿到服务实例后对其进行封装：

Lease是一个心跳续约的包装类，里面存放了注册信息，最后操作时间，注册时间，过期时间，剔除时间等信息。在这里把注册实例及过期时间放到这个心跳续约对象中，再把心跳续约对象放到gmap注册表中去。之后进行改变服务状态，系统数据统计，至此一个服务注册的流程就完成了。
注册完成后，查看一下registry中的服务实例，发现我们启动的Eureka-client都已经放在里面了：
在我们的eureka-server中，只要我们写完配置文件之后，就可以使用@EnableEurekaServer注解来开启注册中心服务。
查看该注解的实现方法，发现为空白注解，使用@Import：
@Import(EurekaServerMarkerConfiguration.class)

而这个类的作用就是向spring容器中注入Marker对象

此时继续查看Eureka-server的自动配置类，发现其要求必须先注入Marker这个类
所以@EnableEurekaServer就相当于一个开关，起到标识的作用。

服务续约

服务续约由Eureka-client端主动发起，由之前介绍过的DiscoveryClient类中的renew方法完成，主要内容仍然是发送http请求：

每隔30秒进行一次续约,调用AbstractJerseyEurekaHttpClient的sendHeartBeat方法:
发送心跳其实就是进行服务的续约了

在eureka-server端
在Eureka-server端，服务续约的调用链与服务注册基本相同：
InstanceRegistry # renew() ->PeerAwareInstanceRegistry # renew()->AbstractInstanceRegistry # renew()


主要看一下AbstractInstanceRegistry 的renew方法：
先从注册表获取该服务的实例列表（gMap），再从gMap中通过实例的id 获取具体的 要续约的实例。之后根据服务实例的InstanceStatus判断是否处于宕机状态，以及是否和之前状态相同。如果一切状态正常，最终调用Lease中的renew方法：

可以看出，其实服务续约的操作非常简单，它的本质就是修改服务的最后的更新时间。将最后更新时间改为系统当前时间加上服务的过期时间。续约的本质就是修改了服务节点的最后更新时间

值得提一下的是，lastUpdateTimestamp这个变量是被volatile关键字修饰的。
volitaile是用来保证可见性的。那么要被谁可见呢，提前说一下，这里要被服务剔除中执行的定时任务可见
因为剔除某个服务的话就是根据时间来判定的,因此要求这个时间是实时可见的,要求是最新的.所以这里用volatile
duration：代表注册中心最长的忍耐时间：
并不是 30s 没有续约就里面剔除，而是 30 +duration(默认是 90s) 期间内没有续约，才剔 除服务
Volatile 标识的变量是具有可见性的，当一条线程修改了我的剔除时间，其他线程就可以立 马看到（应用场景：一写多读），后面在剔除里面有一个定时任务，去检查超时从而判断某一 个服务是否应该被剔除

服务剔除(服务端去剔除过期服务)被动下线

当Eureka-server发现有的实例没有续约超过一定时间，则将该服务从注册列表剔除，该项工作由一个定时任务完成的。
在AbstractInstanceRegistry 中有一个 postInit()方法。这个方法设定了一个EvictionTask任务，这个任务用于定时执行剔除操作

之后来看evict方法的实现
这个方法首先创建了一个用于存放已经过期的实例的List集合，之后开始吧每一个spring。application。name下面的每一个注册中心的拥有的服务进行遍历，并且把所有已经过期的服务放入到这个List集合，知道遍历完毕所有的服务之后开始进行处理。

其中这个方法
evictionTimestamp：剔除时间，当剔除节点的时候，将系统当前时间赋值给这个
evictionTimestampadditionalLeaseMs：集群同步产生的预留时间，这个时间是程序中传过来的

系统当前时间 >最后更新时间 + 过期时间 + 预留时间
当该条件成立时，认为服务过期。在Eureka中过期时间默认定义为3个心跳的时间，一个心跳是30秒，因此过期时间是90秒。
当以上两个条件之一成立时，判断该实例过期，将该过期实例放入上面创建的列表中。注意这里仅仅是将实例放入List中，并没有实际剔除。
在实际剔除任务前，需要提一下eureka的自我保护机制：
当15分钟内，心跳失败的服务大于一定比例时，会触发自我保护机制。

这个值在Eureka中被定义为85%，一旦触发自我保护机制，Eureka会尝试保护其服务注册表中的信息，不再删除服务注册表中的数据。

参数意义：
registrySizeThreshold：根据阈值计算可以被剔除的服务数量最大值evictionLimit：剔除后剩余最小数量
expiredLeases.size()：剔除列表的数量
上面的代码中根据自我保护机制进行了判断，使用Min函数计算两者的最小值，剔除较小数量的服务实例。
举个例子，假如当前共有100个服务，那么剔除阈值为85，如果list中有60个服务，那么就会剔除该60个服务。但是如果list中有95个服务，那么只会剔除其中的85个服务，在这种情况下，又会产生一个问题，eureka-server该如何判断去剔除哪些服务，保留哪些服务呢？
其实是根据随机算法来进行删除的，首先得到一个随机数，然后交换一下剔除集合中的数据，然后得到要删除的数据的编号，然后根据这个编号得到这个服务对应的应用名称appname和服务id。
然后调用intervalCancel进行定时的服务删除。

然后删除任务的方法就是从gmap中删除这个id对应的服务

服务剔除方法每隔60s执行一次，当然我们也可以在配置文件中自定义时间

服务下线（主动下线）client发起的

要下线的时候会调用shutdown方法，然后shutdown方法调用了unregister方法

调用AbstractJerseyEurekaHttpClient 的cancel方法：
发送http请求告诉eureka-server自己下线。

之后这个请求就会被server服务端收到，然后服务端调用cancel方法进行服务取消注册



这里最后又调用了internalCancel这个方法后根据id去gmap中删除对应的实例

服务发现

服务发现也就是一个服务去发现另一个服务，或者客户端去发现另一个服务的过程

可以通过DicoveryClient的getInstances方法去得到当前serviceId对应的服务的信息。

getInstancesByVipAddress这个方法用于进行服务发现。
首先判断本地是否有这个服务，如果本地有，那么就从本地直接拿。
如果没有，那么就从远程拿。
最后applications.getInstancesByVirtualHostName才是真正的获取服务列表


这里通过get方法真正的拿到了服务实例的集合
夸张的地方就在这里，因为明明我们还没有调用完毕getInstances获取实例的方法，但是这个map集合中就已经有了所有实例的数据了，这说明一定是在我们还没有调用getInstances试图去获取注册的实例之前，eureka就已经获取到了所有的实例了，并且把他们缓存在自己的信息中了。
也就是在我们还没有做服务发现之前，集合里面已经有值了，说明项目启动的时候就已经去server端里面拉取了所有服务并且进行了缓存。（这里的eureka是我是用客户端发送的，为下图comsumer，eureka-server表示的是注册中心，也就是说consumer这个客户端在我还没有进行服务发现的时候他就已经把server中的所有的服务都已经拉取到本地进行缓存了）

这个构造函数中有一个任务调度线程池

在 CacheRefreshThread()中

fetchRegistry()方法中判断决定是全量拉取还是增量拉取
这个方法就是用来拉取服务的


如果有新增服务，那么就进行增量拉取
如果服务列表为null，那么就直接进行全量拉取

第一个箭头指向的是向eureka-server拉取服务
第二个箭头是指把服务放入到本地服务列表中

下面是增量拉取
12表示先拉取服务列表，如果服务列表为null，那么直接进行一次全量拉取
不为空则进行增量拉取，然后进行一次一致性hash算法，判断此时的服务列表是否与eureka-server中的服务是一样的，如果一样，那么成功，否则在进行一次拉取。

DiscoveryClient 类里面的构造方法执行线程初始化调用
CacheRefreshThread 类里面的 run 方法执行服务列表的拉取（方便后期做服务发现）
fetchRegistry()方法去判断全量拉取还是增量拉取
全量拉取发生在：当服务列表为 null 的情况 当项目刚启动就全量拉取
增量拉取发生：当列表不为 null ，只拉取 eureka-server 的修改的数据(注册新的服务， 上线服务)
eureka 客户端会把服务列表缓存到本地 为了提高性能
但是有脏读问题，当你启动一个新的应用的时候 不会被老的应用快速发现，毕竟eureka相比于zookeeper，放弃的就是一致性，选择的是高可用，也就是AP组合。

集群同步信息

集群的信息同步发生在eureka-server服务端之间。
在执行register方法注册微服务实例完成后，执行了集群信息同步方法replicateToPeers


首先，判断是否有节点，然后遍历集群节点，用以给各个集群信息节点进行信息同步。
然后，调用replicateInstanceActionsToPeers方法，在该方法中根据具体的操作类型Action，选择分支，最终调用PeerEurekaNode的register方法：



这个后面调用了一个post请求

之后post请求发送完毕之后，进行判断


最后如果是集群模式，那么就会把集群同步的表示isReplication设定为true，说明注册的信息是来自于集群同步。
在注册过程中运行到addInstance方法时，单独注册时isReplication的值为false，集群同步时为true。通过该值，能够避免集群间出现死循环，进行循环同步的问题。

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