Eureka工作原理

Eureka 作为 Spring Cloud 体系中最核心、默认的注册中心组件，研究它的运行机制，有助于我们在工作中更好地使用它。

回到上节的服务注册调用示意图，服务提供者和服务的消费者，本质上也是 Eureka Client 角色。整体上可以分为两个主体：Eureka Server 和 Eureka Client。

Eureka Server：注册中心服务端

注册中心服务端主要对外提供了三个功能：

服务注册 服务提供者启动时，会通过 Eureka Client 向 Eureka Server 注册信息，Eureka Server 会存储该服务的信息，Eureka Server 内部有二层缓存机制来维护整个注册表

提供注册表 服务消费者在调用服务时，如果 Eureka Client 没有缓存注册表的话，会从 Eureka Server 获取最新的注册表

同步状态 Eureka Client 通过注册、心跳机制和 Eureka Server 同步当前客户端的状态。

Eureka Client：注册中心客户端 Eureka Client 是一个 Java 客户端，用于简化与 Eureka Server 的交互。Eureka Client 会拉取、更新和缓存 Eureka Server 中的信息。因此当所有的 Eureka Server 节点都宕掉，服务消费者依然可以使用缓存中的信息找到服务提供者，但是当服务有更改的时候会出现信息不一致。

Register: 服务注册 服务的提供者，将自身注册到注册中心，服务提供者也是一个 Eureka Client。当 Eureka Client 向 Eureka Server 注册时，它提供自身的元数据，比如 IP 地址、端口，运行状况指示符 URL，主页等。

Renew: 服务续约 Eureka Client 会每隔 30 秒发送一次心跳来续约。 通过续约来告知 Eureka Server 该 Eureka Client 运行正常，没有出现问题。 默认情况下，如果 Eureka Server 在 90 秒内没有收到 Eureka Client 的续约，Server 端会将实例从其注册表中删除，此时间可配置，一般情况不建议更改。

服务续约的两个重要属性

Eviction 服务剔除 当 Eureka Client 和 Eureka Server 不再有心跳时，Eureka Server 会将该服务实例从服务注册列表中删除，即服务剔除。

Cancel: 服务下线 Eureka Client 在程序关闭时向 Eureka Server 发送取消请求。 发送请求后，该客户端实例信息将从 Eureka Server 的实例注册表中删除。该下线请求不会自动完成，它需要调用以下内容：

GetRegisty: 获取注册列表信息 Eureka Client 从服务器获取注册表信息，并将其缓存在本地。客户端会使用该信息查找其他服务，从而进行远程调用。该注册列表信息定期（每30秒钟）更新一次。每次返回注册列表信息可能与 Eureka Client 的缓存信息不同，Eureka Client 自动处理。

如果由于某种原因导致注册列表信息不能及时匹配，Eureka Client 则会重新获取整个注册表信息。 Eureka Server 缓存注册列表信息，整个注册表以及每个应用程序的信息进行了压缩，压缩内容和没有压缩的内容完全相同。Eureka Client 和 Eureka Server 可以使用 JSON/XML 格式进行通讯。在默认情况下 Eureka Client 使用压缩 JSON 格式来获取注册列表的信息。

获取服务是服务消费者的基础，所以必有两个重要参数需要注意：

Remote Call: 远程调用 当 Eureka Client 从注册中心获取到服务提供者信息后，就可以通过 Http 请求调用对应的服务；服务提供者有多个时，Eureka Client 客户端会通过 Ribbon 自动进行负载均衡。

默认情况下，如果 Eureka Server 在一定的 90s 内没有接收到某个微服务实例的心跳，会注销该实例。但是在微服务架构下服务之间通常都是跨进程调用，网络通信往往会面临着各种问题，比如微服务状态正常，网络分区故障，导致此实例被注销。

固定时间内大量实例被注销，可能会严重威胁整个微服务架构的可用性。为了解决这个问题，Eureka 开发了自我保护机制，那么什么是自我保护机制呢？

Eureka Server 在运行期间会去统计心跳失败比例在 15 分钟之内是否低于 85%，如果低于 85%，Eureka Server 即会进入自我保护机制。

Eureka Server 触发自我保护机制后，页面会出现提示：

Eureka Server 进入自我保护机制，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

Eureka 自我保护机制是为了防止误杀服务而提供的一个机制。当个别客户端出现心跳失联时，则认为是客户端的问题，剔除掉客户端；当 Eureka 捕获到大量的心跳失败时，则认为可能是网络问题，进入自我保护机制；当客户端心跳恢复时，Eureka 会自动退出自我保护机制。

如果在保护期内刚好这个服务提供者非正常下线了，此时服务消费者就会拿到一个无效的服务实例，即会调用失败。对于这个问题需要服务消费者端要有一些容错机制，如重试，断路器等。

通过在 Eureka Server 配置如下参数，开启或者关闭保护机制，生产环境建议打开：

再来看看 Eureka 集群的工作原理。我们假设有三台 Eureka Server 组成的集群，第一台 Eureka Server 在北京机房，另外两台 Eureka Server 在深圳和西安机房。这样三台 Eureka Server 就组建成了一个跨区域的高可用集群，只要三个地方的任意一个机房不出现问题，都不会影响整个架构的稳定性。

从图中可以看出 Eureka Server 集群相互之间通过 Replicate 来同步数据，相互之间不区分主节点和从节点，所有的节点都是平等的。在这种架构中，节点通过彼此互相注册来提高可用性，每个节点需要添加一个或多个有效的 serviceUrl 指向其他节点。

如果某台 Eureka Server 宕机，Eureka Client 的请求会自动切换到新的 Eureka Server 节点。当宕机的服务器重新恢复后，Eureka 会再次将其纳入到服务器集群管理之中。当节点开始接受客户端请求时，所有的操作都会进行节点间复制，将请求复制到其它 Eureka Server 当前所知的所有节点中。

另外 Eureka Server 的同步遵循着一个非常简单的原则：只要有一条边将节点连接，就可以进行信息传播与同步。所以，如果存在多个节点，只需要将节点之间两两连接起来形成通路，那么其它注册中心都可以共享信息。每个 Eureka Server 同时也是 Eureka Client，多个 Eureka Server 之间通过 P2P 的方式完成服务注册表的同步。

Eureka Server 集群之间的状态是采用异步方式同步的，所以不保证节点间的状态一定是一致的，不过基本能保证最终状态是一致的。

Eureka 分区 Eureka 提供了 Region 和 Zone 两个概念来进行分区，这两个概念均来自于亚马逊的 AWS: region ：可以理解为地理上的不同区域，比如亚洲地区，中国区或者深圳等等。没有具体大小的限制。根据项目具体的情况，可以自行合理划分 region。 zone ：可以简单理解为 region 内的具体机房，比如说 region 划分为深圳，然后深圳有两个机房，就可以在此 region 之下划分出 zone1、zone2 两个 zone。

上图中的 us-east-1c、us-east-1d、us-east-1e 就代表了不同的 Zone。Zone 内的 Eureka Client 优先和 Zone 内的 Eureka Server 进行心跳同步，同样调用端优先在 Zone 内的 Eureka Server 获取服务列表，当 Zone 内的 Eureka Server 挂掉之后，才会从别的 Zone 中获取信息。

Eurka 保证 AP

Eureka Server 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 Client 在向某个 Eureka 注册时，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 Server 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)。

了解完 Eureka 核心概念，自我保护机制，以及集群内的工作原理后，我们来整体梳理一下 Eureka 的工作流程：

1、Eureka Server 启动成功，等待服务端注册。在启动过程中如果配置了集群，集群之间定时通过 Replicate 同步注册表，每个 Eureka Server 都存在独立完整的服务注册表信息

2、Eureka Client 启动时根据配置的 Eureka Server 地址去注册中心注册服务

3、Eureka Client 会每 30s 向 Eureka Server 发送一次心跳请求，证明客户端服务正常

4、当 Eureka Server 90s 内没有收到 Eureka Client 的心跳，注册中心则认为该节点失效，会注销该实例

5、单位时间内 Eureka Server 统计到有大量的 Eureka Client 没有上送心跳，则认为可能为网络异常，进入自我保护机制，不再剔除没有上送心跳的客户端

6、当 Eureka Client 心跳请求恢复正常之后，Eureka Server 自动退出自我保护模式

7、Eureka Client 定时全量或者增量从注册中心获取服务注册表，并且将获取到的信息缓存到本地

8、服务调用时，Eureka Client 会先从本地缓存找寻调取的服务。如果获取不到，先从注册中心刷新注册表，再同步到本地缓存

9、Eureka Client 获取到目标服务器信息，发起服务调用

10、Eureka Client 程序关闭时向 Eureka Server 发送取消请求，Eureka Server 将实例从注册表中删除

这就是Eurka基本工作流程

讲了 Eureka 核心概念、Eureka 自我保护机制和 Eureka 集群原理。通过分析 Eureka 工作原理，我可以明显地感觉到 Eureka 的设计之巧妙，通过一些列的机制，完美地解决了注册中心的稳定性和高可用性。

Eureka 为了保障注册中心的高可用性，容忍了数据的非强一致性，服务节点间的数据可能不一致， Client-Server 间的数据可能不一致。比较适合跨越多机房、对注册中心服务可用性要求较高的使用场景。

zookeeper和eureka的区别：

CAP 原则又称 CAP 定理，1998年，加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 提出的，指的是在一个分布式系统中，Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性），三者不可兼得（我们常说的鱼和熊掌不可兼得）。CAP 原则也是 NoSQL 数据库的基石。

1、一致性（Consistency，C）：

在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）。

2、可用性（Availability，A）：

在一个分布式系统的集群中一部分节点故障后，该集群是否还能够正常响应客户端的读写请求。（对数据更新具备高可用性）。

3、分区容错性（Partition tolerance，P）：

大多数的分布式系统都分布在多个子网络中，而每个子网络就叫做一个区（partition）。分区容错的意思是，区间通信可能失败。

比如阿里巴巴的服务器，一台服务器放在上海，另一台服务器放在北京，这就是两个区，它们之间可能存在无法通信的情况。在一个分布式系统中一般分区容错是无法避免的，因此可以认为 CAP 中的 P 总是成立的。CAP 理论告诉我们，在 C 和 A 之间是无法同时做到。

zookeeper和eureka的区别：

Spring Cloud Eureka  ->AP

Spring Cloud Netflix 在设计 Eureka 时就紧遵AP原则。Eureka Server 也可以运行多个实例来构建集群，解决单点问题，但不同于 ZooKeeper 的选举 leader 的过程，Eureka Server 采用的是Peer to Peer 对等通信。

这是一种去中心化的架构，无 master/slave 之分，每一个 Peer 都是对等的。在这种架构风格中，节点通过彼此互相注册来提高可用性，每个节点需要添加一个或多个有效的 serviceUrl 指向其他节点。每个节点都可被视为其他节点的副本。

在集群环境中如果某台 Eureka Server 宕机，Eureka Client 的请求会自动切换到新的 Eureka Server 节点上，当宕机的服务器重新恢复后，Eureka 会再次将其纳入到服务器集群管理之中。

当节点开始接受客户端请求时，所有的操作都会在节点间进行复制操作，将请求复制到该 Eureka Server 当前所知的其它所有节点中。

当一个新的 Eureka Server 节点启动后，会首先尝试从邻近节点获取所有注册列表信息，并完成初始化。Eureka Server 通过 getEurekaServiceUrls方法获取所有的节点，并且会通过心跳契约的方式定期更新。

默认情况下，如果 Eureka Server 在一定时间内没有接收到某个服务实例的心跳，Eureka Server 将会注销该实例。当 Eureka Server 节点在短时间内丢失过多的心跳时，那么这个节点就会进入自我保护模式。

Apache Zookeeper ->CP

与 Eureka 有所不同，Apache Zookeeper 在设计时就紧遵CP原则，即任何时候对Zookeeper 的访问请求能得到一致的数据结果，同时系统对网络分割具备容错性，但是 Zookeeper 不能保证每次服务请求都是可达的。

从 Zookeeper 的实际应用情况来看，在使用 Zookeeper 获取服务列表时，如果此时的 Zookeeper 集群中的 Leader 宕机了，该集群就要进行 Leader 的选举，又或者 Zookeeper 集群中半数以上服务器节点不可用，那么将无法处理该请求。所以说，Zookeeper 不能保证服务可用性。

当然，在大多数分布式环境中，尤其是涉及到数据存储的场景，数据一致性应该是首先被保证的，这也是 Zookeeper 设计紧遵CP原则的另一个原因。

但是对于服务发现来说，情况就不太一样了，针对同一个服务，即使注册中心的不同节点保存的服务提供者信息不尽相同，也并不会造成灾难性的后果。

因为对于服务消费者来说，能消费才是最重要的，消费者虽然拿到可能不正确的服务实例信息后尝试消费一下，也要胜过因为无法获取实例信息而不去消费，导致系统异常要好

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