作者 | 波哥

審校 | 重樓

出品 | 51CTO技術(shù)棧（微信號(hào)：blog51cto）

在微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)是確保各個(gè)微服務(wù)之間通信和協(xié)作的核心組件。Netflix Eureka作為一款開(kāi)源的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)工具，在現(xiàn)代分布式系統(tǒng)中扮演著重要角色。本文將從代碼層面深入探討Netflix Eureka的底層實(shí)現(xiàn)原理，為讀者詳細(xì)呈現(xiàn)其內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。

Netflix Eureka由Eureka服務(wù)器和Eureka客戶(hù)端兩部分構(gòu)成。它們協(xié)同工作，構(gòu)建了一個(gè)完整的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)系統(tǒng)。

一、Eureka服務(wù)器

Eureka服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理所有已注冊(cè)的服務(wù)實(shí)例信息，保證服務(wù)發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確性。Eureka服務(wù)器的核心是InstanceRegistry、LeaseManager和SelfPreservationFilter。下面結(jié)合代碼詳細(xì)介紹下這幾個(gè)核心組件。

1.InstanceRegistry（實(shí)例注冊(cè)表）

實(shí)例注冊(cè)表負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有已注冊(cè)的服務(wù)實(shí)例信息，包括它們的元數(shù)據(jù)，如實(shí)例ID、主機(jī)名、端口等。從代碼層面來(lái)看，InstanceRegistry是一個(gè)包含了實(shí)例信息的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常使用ConcurrentHashMap來(lái)存儲(chǔ)，當(dāng)一個(gè)新的服務(wù)實(shí)例注冊(cè)時(shí)，InstanceRegistry 的 register 方法被調(diào)用，將該實(shí)例信息添加到注冊(cè)表中；當(dāng)一個(gè)服務(wù)實(shí)例不再可用，需要從Eureka服務(wù)器取消注冊(cè)時(shí)，InstanceRegistry 的 cancel 方法被調(diào)用，從注冊(cè)表中移除該實(shí)例信息。具體的功能包括：

注冊(cè)服務(wù)實(shí)例：register 方法負(fù)責(zé)將服務(wù)實(shí)例注冊(cè)到注冊(cè)表。

取消注冊(cè)服務(wù)實(shí)例：cancel 方法用于從注冊(cè)表中移除不再可用的實(shí)例。

獲取服務(wù)實(shí)例信息：getInstancesById 方法用于獲取特定服務(wù)的所有實(shí)例信息。

2.LeaseManager（租約管理器）

租約管理器負(fù)責(zé)管理實(shí)例的租約，租約是Eureka服務(wù)器中的一個(gè)重要概念，用于確保實(shí)例的健康狀態(tài)。在代碼層面，LeaseManager維護(hù)了一個(gè)租約的集合，并提供了操作租約的方法，主要包括：

注冊(cè)實(shí)例并創(chuàng)建租約：register 方法負(fù)責(zé)為新注冊(cè)的實(shí)例創(chuàng)建租約。

續(xù)約租約：renew 方法用于更新租約的到期時(shí)間，延長(zhǎng)租約的有效期。

移除租約：cancel 方法負(fù)責(zé)在實(shí)例取消注冊(cè)時(shí)移除租約。

在服務(wù)實(shí)例注冊(cè)時(shí)，LeaseManager 的 register 方法被調(diào)用，創(chuàng)建一個(gè)新的租約，并將其添加到租約管理器中。在服務(wù)實(shí)例定期發(fā)送心跳續(xù)約請(qǐng)求時(shí)，LeaseManager 的 renew 方法被調(diào)用，更新租約的到期時(shí)間，確保租約的有效性。當(dāng)一個(gè)服務(wù)實(shí)例取消注冊(cè)時(shí)，LeaseManager 的 cancel 方法被調(diào)用，從租約管理器中移除相應(yīng)的租約。

下面是具體方法內(nèi)容：

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3.SelfPreservationFilter（自我保護(hù)過(guò)濾器）

自我保護(hù)機(jī)制是Netflix Eureka服務(wù)器（服務(wù)端）中的一項(xiàng)重要功能。它旨在確保在網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)等異常情況下，Eureka服務(wù)器不會(huì)過(guò)早地剔除正常運(yùn)行的服務(wù)實(shí)例，從而保持服務(wù)的可用性和穩(wěn)定性。

當(dāng)Eureka服務(wù)器開(kāi)啟自我保護(hù)機(jī)制時(shí)，它會(huì)監(jiān)測(cè)心跳續(xù)約失敗的實(shí)例數(shù)量。如果在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，心跳續(xù)約失敗的實(shí)例數(shù)量超過(guò)了預(yù)定的閾值，Eureka服務(wù)器將進(jìn)入自我保護(hù)模式。在自我保護(hù)模式下，Eureka服務(wù)器不會(huì)剔除任何正常運(yùn)行的實(shí)例，以免影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這是為了避免在網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)等情況下，誤判正常實(shí)例失效。

需要注意的是，雖然自我保護(hù)機(jī)制保護(hù)了Eureka服務(wù)器上的服務(wù)注冊(cè)表，但在自我保護(hù)模式下，Eureka服務(wù)器將不再?gòu)囊炎?cè)的實(shí)例中移除長(zhǎng)時(shí)間未續(xù)約的實(shí)例，這可能會(huì)導(dǎo)致注冊(cè)表中存在已經(jīng)下線(xiàn)或失效的實(shí)例。因此，自我保護(hù)機(jī)制只是應(yīng)對(duì)短期網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的臨時(shí)解決方案，當(dāng)問(wèn)題解決后，Eureka服務(wù)器會(huì)自動(dòng)退出自我保護(hù)模式，重新恢復(fù)正常的剔除機(jī)制。

在代碼層面，SelfPreservationFilter定期計(jì)算心跳續(xù)約失敗的比例，根據(jù)配置啟動(dòng)或關(guān)閉自我保護(hù)模式。SelfPreservationFilter 是一個(gè)在后臺(tái)運(yùn)行的線(xiàn)程，定期檢查注冊(cè)表中的實(shí)例健康狀態(tài)。它會(huì)周期性地計(jì)算心跳續(xù)約失敗的比例，當(dāng)心跳續(xù)約失敗比例超過(guò)一定閾值時(shí)，會(huì)啟動(dòng)自我保護(hù)模式，以防止錯(cuò)誤地移除正常的服務(wù)實(shí)例。如果心跳續(xù)約失敗比例降低到一定程度，會(huì)關(guān)閉自我保護(hù)模式。具體功能包括：

• 統(tǒng)計(jì)心跳續(xù)約失敗比例：calculateThresholdBreachCount 方法統(tǒng)計(jì)失敗的心跳續(xù)約比例。
• 啟動(dòng)/關(guān)閉自我保護(hù)模式：disable 和 enable 方法分別用于啟動(dòng)和關(guān)閉自我保護(hù)模式。

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二、Eureka客戶(hù)端

在微服務(wù)應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，Eureka客戶(hù)端將自身的實(shí)例信息注冊(cè)到Eureka服務(wù)器，并從服務(wù)器獲取其他服務(wù)實(shí)例信息，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡。它包括DiscoveryClient（服務(wù)發(fā)現(xiàn)客戶(hù)端）、InstanceInfo（實(shí)例信息）、EurekaHttpClient（Eureka HTTP客戶(hù)端）三個(gè)核心組件，下面詳細(xì)介紹每個(gè)組件：

1.DiscoveryClient（服務(wù)發(fā)現(xiàn)客戶(hù)端）

從Eureka服務(wù)器獲取服務(wù)實(shí)例信息，并緩存在本地。它提供了getInstances、getServices等方法，支持負(fù)載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)。

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其中g(shù)etInstances 方法用于在服務(wù)調(diào)用前獲取特定服務(wù)的所有實(shí)例信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)。getNextServerFromEureka 方法在服務(wù)調(diào)用時(shí)被調(diào)用，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡邏輯，選擇要調(diào)用的服務(wù)實(shí)例；而refreshRegistry 方法定期刷新注冊(cè)表信息，以確保實(shí)例信息的最新性。

2.InstanceInfo（實(shí)例信息）

在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，Eureka客戶(hù)端創(chuàng)建InstanceInfo對(duì)象，包含實(shí)例的元數(shù)據(jù)。它在服務(wù)實(shí)例啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建并初始化，存儲(chǔ)了該實(shí)例的基本信息，如實(shí)例ID、主機(jī)名、端口和狀態(tài)。它通過(guò)HTTP請(qǐng)求將元數(shù)據(jù)注冊(cè)到Eureka服務(wù)器。

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3.EurekaHttpClient（Eureka HTTP客戶(hù)端）

它用于客戶(hù)端與Eureka服務(wù)器的通信，發(fā)送注冊(cè)、續(xù)約、取消注冊(cè)等HTTP請(qǐng)求，獲取注冊(cè)表信息。

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其中：

• register 方法在服務(wù)實(shí)例啟動(dòng)時(shí)調(diào)用，向Eureka服務(wù)器注冊(cè)實(shí)例信息。
• renew 方法定期發(fā)送心跳續(xù)約請(qǐng)求，保持實(shí)例的健康狀態(tài)。
• cancel 方法在服務(wù)實(shí)例關(guān)閉或取消注冊(cè)時(shí)調(diào)用，向Eureka服務(wù)器發(fā)送取消注冊(cè)請(qǐng)求。
• getInstances 方法在服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中被調(diào)用，向Eureka服務(wù)器請(qǐng)求特定服務(wù)的實(shí)例信息。
• refreshRegistry 方法周期性地刷新注冊(cè)表信息，以保持信息的準(zhǔn)確性。

三、流程梳理

下面筆者大概梳理了下幾個(gè)主要流程：

1、服務(wù)注冊(cè)流程

• Eureka客戶(hù)端創(chuàng)建InstanceInfo對(duì)象，包含實(shí)例元數(shù)據(jù)。
• 客戶(hù)端通過(guò)HTTP請(qǐng)求將InstanceInfo注冊(cè)到Eureka服務(wù)器的InstanceRegistry。
• LeaseManager創(chuàng)建租約，管理續(xù)約周期和到期時(shí)間。

2、心跳續(xù)約流程

• Eureka客戶(hù)端定期發(fā)送心跳續(xù)約請(qǐng)求，維持租約有效。
• LeaseManager更新租約到期時(shí)間，確保租約不會(huì)過(guò)期。
• Eureka服務(wù)器根據(jù)心跳續(xù)約來(lái)監(jiān)測(cè)實(shí)例的健康狀態(tài)。

3、服務(wù)發(fā)現(xiàn)與負(fù)載均衡流程

• Eureka客戶(hù)端通過(guò)DiscoveryClient獲取其他服務(wù)實(shí)例信息。
• 客戶(hù)端根據(jù)負(fù)載均衡策略選擇一個(gè)實(shí)例。
• 客戶(hù)端發(fā)起HTTP請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)服務(wù)調(diào)用和負(fù)載均衡。

四、實(shí)例演示

現(xiàn)在，讓我們通過(guò)實(shí)際演示來(lái)了解如何使用Eureka服務(wù)端和客戶(hù)端。

1、Eureka服務(wù)端演示：

創(chuàng)建Eureka Server：首先，創(chuàng)建一個(gè)Spring Boot項(xiàng)目，并添加Eureka Server依賴(lài)。

配置文件：在application.yml中，進(jìn)行基本的配置，如端口和Eureka Server配置。

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啟動(dòng)類(lèi)：創(chuàng)建啟動(dòng)類(lèi)，并添加@EnableEurekaServer注解。

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運(yùn)行應(yīng)用：?jiǎn)?dòng)Eureka Server應(yīng)用，訪(fǎng)問(wèn)http://localhost:8761，將看到Eureka的控制臺(tái)。

2、Eureka客戶(hù)端演示：

• 創(chuàng)建Eureka Client：創(chuàng)建另一個(gè)Spring Boot項(xiàng)目，并添加Eureka Client依賴(lài)。
• 配置文件：在application.yml中，配置Eureka Client信息。

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創(chuàng)建Controller：創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的Controller用于演示服務(wù)調(diào)用。

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啟動(dòng)類(lèi)：創(chuàng)建啟動(dòng)類(lèi)，并添加@EnableDiscoveryClient注解。

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• 運(yùn)行應(yīng)用：?jiǎn)?dòng)Eureka Client應(yīng)用，訪(fǎng)問(wèn)http://localhost:8761，將看到Eureka的控制臺(tái)，顯示有一個(gè)已注冊(cè)的客戶(hù)端。
• 服務(wù)調(diào)用：在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)http://localhost:8080/hello，將會(huì)調(diào)用Eureka Client的Controller方法，并得到響應(yīng)。

Netflix Eureka在微服務(wù)架構(gòu)中扮演著重要角色，支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)。Eureka的底層實(shí)現(xiàn)涵蓋了服務(wù)注冊(cè)、心跳續(xù)約、自我保護(hù)機(jī)制、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡等關(guān)鍵功能。通過(guò)深入代碼層面的分析，我們可以更清晰地理解這些功能是如何在底層實(shí)現(xiàn)的。 

作者介紹：

波哥，互聯(lián)行業(yè)從業(yè)10余年，先后擔(dān)任項(xiàng)目總監(jiān)及架構(gòu)師。目前專(zhuān)攻技術(shù)，喜歡研究技術(shù)原理。技術(shù)全面，主攻Java，精通JVM底層機(jī)制及Spring全家桶底層框架原理，熟練掌握當(dāng)前主流的中間件、服務(wù)網(wǎng)格等技術(shù)原理。