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深入理解Eureka核心原理

Eureka整体设计
Eureka服务端启动
Eureka三级缓存
Eureka客户端启动

Eureka整体设计

Eureka是一个经典的注册中心，通过http接收客户端的服务发现和服务注册请求，使用内存注册表保存客户端注册上来的实例信息。

Eureka服务端接收的是http请求，通过ApplicationResource接收服务注册请求，通过ApplicationsResource接收服务发现请求，这两个类相当于Spring MVC中的Controller，Eureka使用的不是Spring MVC，而是Jersey，我们直接把他们当成Controller即可。

然后Eureka用一个内存实例注册表PeerAwareInstanceRegistry保存服务提供者注册上来的实例信息，当ApplicationResource接收到服务注册请求时，会把服务实例信息存入PeerAwareInstanceRegistry；当ApplicationsResource接收到服务发现请求时，会从PeerAwareInstanceRegistry拉取服务实例信息返回给客户端

在这里插入图片描述

public class ApplicationsResource {

	private final PeerAwareInstanceRegistry registry;

	...
}

public class ApplicationResource {

	private final PeerAwareInstanceRegistry registry;

	...
}

Eureka服务端启动

Eureka服务端启动时会初始化PeerAwareInstanceRegistry接口的实现类以及其他核心类，除了初始化PeerAwareInstanceRegistry等一些核心类之外，还会做两件事：

从集群中的其他Eureka拉取服务实例列表，注册到自己本地的服务注册表
开启服务剔除定时任务，定时扫描超过一定期限没有续约的服务实例，把它剔除出内存注册表

在这里插入图片描述

初始化PeerAwareInstanceRegistry的代码在EurekaServerAutoConfiguration中，通过@Bean往Spring容器注册一个InstanceRegistry对象，这个InstanceRegistry就是peerAwareInstanceRegistry的实现类。

	@Bean
	public PeerAwareInstanceRegistry peerAwareInstanceRegistry(
			ServerCodecs serverCodecs) {
		...
		return new InstanceRegistry(...);
	}

EurekaServerAutoConfiguration还会通过@Import注解导入一个EurekaServerInitializerConfiguration，这个EurekaServerInitializerConfiguration的start()方法会触发集群同步和启动服务剔除定时任务。

	@Override
	public void start() {
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					// EurekaServerAutoConfiguration导入的EurekaServerBootstrap
					// 启动Eureka服务
					eurekaServerBootstrap.contextInitialized(
							EurekaServerInitializerConfiguration.this.servletContext);
					...
				}
				catch (...) {...}
			}
		}).start();
	}

	public void contextInitialized(ServletContext context) {
		try {
			//初始化Eureka运行环境
			initEurekaEnvironment();
			//初始化Eureka服务上下文
			initEurekaServerContext();

			...
		}
		catch (...) {...}
	}

重点是initEurekaServerContext()方法：

protected void initEurekaServerContext() throws Exception {
		...
		
		// 集群同步（从集群中的其他Eureka实例拉取服务实例列表）
		int registryCount = this.registry.syncUp();
		// 启动服务提测定时任务
		this.registry.openForTraffic(this.applicationInfoManager, registryCount);

		...
	}

Eureka三级缓存

Eureka处理服务发现请求时，其实并不是直接读取内存注册表的，而是读的缓存。Eureka除了内存注册表以外，还有两个缓存，一个是读写缓存readWriteCacheMap，一个是只读缓存readOnlyCacheMap。内存注册表、readWriteCacheMap、readOnlyCacheMap三个组成了Eureka的三级缓存。其中readWriteCacheMap和readOnlyCacheMap被包装在一个ResponseCache对象中。整个三级缓存的结果就是这样：

在这里插入图片描述

public class PeerAwareInstanceRegistryImpl extends AbstractInstanceRegistry implements PeerAwareInstanceRegistry {
	...
}

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {
    ...
    protected volatile ResponseCache responseCache;
    ...

当ApplicationsResource接收到服务发现请求时：

先从只读缓存中取
如果只读缓存中没有，则从读写缓存获取并且回写只读缓存
如果读写缓存中也没有，则从内存注册表中获取并回写到读写缓存。

Eureka会开启一个定时任务，每隔30s从读写缓存同步数据到只读缓存。

在这里插入图片描述

ResponseCacheImpl#getValue：

    Value getValue(final Key key, boolean useReadOnlyCache) {
        Value payload = null;
        try {
            if (useReadOnlyCache) {
            	// 从只读缓存取
                final Value currentPayload = readOnlyCacheMap.get(key);
                if (currentPayload != null) {
                    payload = currentPayload;
                } else {
                	// 只读缓存没有，则从读写缓存取，回写只读缓存
                    payload = readWriteCacheMap.get(key);
                    readOnlyCacheMap.put(key, payload);
                }
            } else {
                payload = readWriteCacheMap.get(key);
            }
        } catch (...) {...}
        return payload;
    }

readWriteCacheMap的类型是LoadingCache，LoadingCache是Guava库提供的一个本地缓存实现。当LoadingCache缓存缺失时，LoadingCache会触发CacheLoader的load方法，加载数据到缓存中，此时就会从内存注册表中加载数据到readWriteCacheMap中。关于LoadingCache的使用、作用、原理等知识，可以参考讲解Guava缓存相关的资料。

当ApplicationResource接收到服务注册请求时，会把服务实例信息写入内存注册表，并失效掉读写缓存，然后把新注册上来的实例信息异步同步到集群中的其他Eureka节点。

在这里插入图片描述

PeerAwareInstanceRegistryImpl#register

    @Override
    public void register(final InstanceInfo info, final boolean isReplication) {
        ...
        super.register(info, leaseDuration, isReplication);
        // 同步到集群中的其他Eureka节点
        replicateToPeers(Action.Register, info.getAppName(), info.getId(), info, null, isReplication);
    }

AbstractInstanceRegistry#register：

    public void register(InstanceInfo registrant, ...) {
        try {
            ...
            // 失效读写缓存
            invalidateCache(registrant.getAppName(), registrant.getVIPAddress(), registrant.getSecureVipAddress());
            ...
        } finally {
            ...
        }
    }

    private void invalidateCache(String appName, @Nullable String vipAddress, @Nullable String secureVipAddress) {
        // invalidate cache
        responseCache.invalidate(appName, vipAddress, secureVipAddress);
    }

Eureka客户端启动

Eureka的客户端启动时会创建一个DiscoveryClient对象，它是Eureka的客户端对象，它会创建两个定时任务，一个异步延时任务。

两个定时任务：

定时拉取服务实例列表（服务发现）
定时发送心跳（服务续约）

一个延时任务：服务注册。

DiscoveryClient的构造方法：

    @Inject
    DiscoveryClient(...) {
        ...
        initScheduledTasks();
        ...
    }

DiscoveryClient#initScheduledTasks

    private void initScheduledTasks() {
        if (clientConfig.shouldFetchRegistry()) {
            ...
            // 开启服务发现定时任务
            scheduler.schedule(
                    new TimedSupervisorTask(
                            ...
                            new CacheRefreshThread()
                    ),
                    registryFetchIntervalSeconds, TimeUnit.SECONDS);
        }

        if (clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {
            ...
            // 开启服务续约（定时发送心跳）定时任务
            scheduler.schedule(
                    new TimedSupervisorTask(
                    		...
                            new HeartbeatThread()
                    ),
                    renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);

            
            instanceInfoReplicator = new InstanceInfoReplicator(...);
            ...
			// 服务注册
            instanceInfoReplicator.start(...);
        } else {...}
    }

它们都是通过Jersey客户端向Eureka服务端发起http请求。

其中服务发现的定时任务在首次拉取是会全量拉取，后续会进行增量拉取。增量拉取返回的服务实例列表会合并到Eureka客户端的本地缓存中，然后根据本地缓存的服务实例列表计算一个hashCode，与Eureka服务端返回的hashCode进行比较，如果不一致，还要再进行一次全量拉取。

在这里插入图片描述

以上就是Eureka全部的核心原理，下面放一张源码图，对源码有兴趣的可以跟一跟，没有兴趣的可以直接忽略。

在这里插入图片描述

【字少图多剖析微服务】深入理解Eureka核心原理

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