从0开始用SpringCloud搭建微服务系统【二】

服务注册与服务发现

背景：在传统应用中，组件之间的调用，通过有规范的约束的接口来实现，从而实现不同模块间良好的协作。但是被拆分成微服务后，每个微服务实例的网络地址都可能动态变化，数量也会变化，使得原来硬编码的地址失去了作用。需要一个中心化的组件来进行服务的登记和管理。
概念：实现服务治理，即管理所有的服务信息和状态。
注册中心好处：不用关心有多少提供方。
注册中心有哪些: Eureka，Nacos，Consul，Zookeeper等。
服务注册与发现包括两部分，一个是服务器端，另一个是客户端。
1. 服务端（Server）是一个公共服务，为Client提供服务注册和发现的功能，维护注册到自身的Client的相关信息，同时提供接口给Client获取注册表中其他服务的信息，使得动态变化的Client能够进行服务间的相互调用。
2. 客户端（Client）将自己的服务信息通过一定的方式登记到 Server上，并在正常范围内维护自己信息一致性，方便其他服务发现自己，同时可以通过Server获取到自己依赖的其他服务信息，完成服务调用，还内置了负载均衡器，用来进行基本的负载均衡。

服务端和客户端功能

server注册中心功能

服务注册表：记录各个微服务信息，例如服务名称，ip，端口等。注册表提供查询 API（查询可用的微服务实例）和管理 API（用于服务的注册和注销）。
服务注册与发现：
1. 注册：将微服务信息注册到注册中心。
2. 发现：查询可用微服务列表及其网络地址。
服务检查：定时检测已注册的服务，如发现某实例长时间无法访问，就从注册表中移除。

client功能

注册：每个微服务启动时，将自己的网络地址等信息注册到注册中心，注册中心会存储（内存中）这些信息。
获取服务注册表：服务消费者从注册中心，查询服务提供者的网络地址，并使用该地址调用服务提供者，为了避免每次都查注册表信息，所以 client 会定时去 serve r拉取注册表信息到缓存到 client 本地。
心跳：各个微服务与注册中心通过某种机制（心跳）通信，若注册中心长时间和服务间没有通信，就会注销该实例。
调用：实际的服务调用，通过注册表，解析服务名和具体地址的对应关系，找到具体服务的地址，进行实际调用。

Eureka

Eureka 是 Netflix 开源的一个 Restful 服务，主要用于服务的注册发现。它由两个组件组成：Eureka 服务器和Eureka 客户端。
Eureka 服务器用作服务注册服务器。各个节点启动后，会在 Eureka Server 中进行注册，这样 Eureka Server 中的服务注册表中将会存储所有可用服务节点的信息。
Eureka 客户端是一个 Java 客户端，用来简化与服务器的交互，作为轮询负载均衡器，发现相关的服务，并提供服务的故障切换。
Eureka 在设计时就优先保证可用性。即在 CAP 理论中，Eureka 满足 AP。Eureka 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。
Eureka 的几个时间点：
- 在应用启动后，将会向 Eureka Server 发送心跳,默认周期为 30 秒。
- 如果 Eureka Server 在多个心跳周期内没有接收到某个节点的心跳，Eureka Server 将会从服务注册表中把这个服务节点移除(默认90秒)。
- Eureka Client 对已经获取到的注册信息做了 30s 缓存。即服务通过 Eureka 客户端第一次查询到可用服务地址后会将结果缓存，下次再调用时就不会真正向 Eureka 发起 HTTP 请求了。
- 负载均衡组件 Ribbon 也有 30s 缓存。Ribbon 会从上面提到的 Eureka Client 获取服务列表，然后将结果缓存 30s。
- 最大可能出现2分钟的延迟：注册延迟30s + Eureka服务器响应延迟30s + Eureka客户端更新延迟30s + Ribbon服务列表更新延迟30s。
Eureka 启动保护机制：
- 如果在 15 分钟内超过 85% 的节点都没有正常的心跳，那么Eureka 就认为客户端与注册中心出现了网络故障。
- 自我保护机制的触发条件：
  
  条件：当每分钟心跳次数( renewsLastMin ) 小于 numberOfRenewsPerMinThreshold 时，并且开启自动保护模式开关( eureka.server.enable-self-preservation = true ) 时，触发自我保护机制，不再自动过期续约。
  
  其中：
  1. numberOfRenewsPerMinThreshold = expectedNumberOfRenewsPerMin * 续租百分比( eureka.server.renewalPercentThreshold, 默认0.85 )
  2. expectedNumberOfRenewsPerMin = 当前注册的应用实例数 x 2 。为什么乘以 2：默认情况下，注册的应用实例每半分钟续租一次，那么一分钟心跳两次，因此 x 2 。
    
    解释：服务实例数10个，期望每分钟续约数10 2=20，期望阈值200.85=17，自我保护少于17时触发。】
- Eureka 启动保护机制会出现以下情况：
  - 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。
  - 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)。
  - 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。

架构原理图

Eureka Server

引入依赖 spring-cloud-starter-netflix-eureka-server，在启动类 Application 上，添加 @EnableEurekaServer 注解。

如果是单机服务，可以在 application.yml 中使用以下配置：

eureka:
  environment: dev  # 设置环境，可选
  server:
    enable-self-preservation: false  # 中小规模下，自我保护模式坑比好处多，所以关闭它
    renewal-threshold-update-interval-ms: 120000  # 心跳阈值计算周期，如果开启自我保护模式，可以改一下这个配置
    eviction-interval-timer-in-ms: 5000 # 主动失效检测间隔,配置成5秒
    use-read-only-response-cache: false # 禁用readOnlyCacheMap
    wait-time-in-ms-when-sync-empty: 0  #在Eureka服务器获取不到集群里对等服务器上的实例时，需要等待的时间，单机模式设置为0
  client:
    healthcheck: true
    service-url:
      defaultZone: http://${webfuse-security.user.name}:${webfuse-security.user.password}@localhost:2000/eureka/
    registry-fetch-interval-seconds: 5  # 定时刷新本地缓存时间
    register-with-eureka: false #表示是否将自己注册到Eureka Server，默认为true。由于当前这个应用就是Eureka Server，故而设为false。
    fetch-registry: false #表示是否从Eureka Server获取注册信息，默认为true。因为这是一个单点的Eureka Server，不需要同步其他的Eureka Server节点的数据，故而设为false。
  instance:
    hostname: ${hostname:localhost}
    instance-id: ${spring.application.name}@${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port}    # 自定义实例ID
    prefer-ip-address: true
    lease-expiration-duration-in-seconds: 10  #  没有心跳的淘汰时间，10秒
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5  # 心跳间隔，5秒

启动服务，可在 http://localhost:2000 查看项目页面。

Eureka Client

EurekaClient 可以在客户端获取eureka服务器上的注册者信息。

引入依赖 spring-cloud-starter-netflix-eureka-client, 在启动类 Application 上，添加 @EnableDiscoveryClient 注解。

在 application.yml 中使用以下配置：

eureka:
  environment: dev
  client:
    healthcheck:
      enabled: true
    service-url:
      defaultZone: http://user:password@192.168.1.16:8010/eureka/
    registry-fetch-interval-seconds: 5  # 定时刷新本地缓存时间
  instance:
    hostname: ${hostname:localhost}
    instance-id: ${spring.application.name}@${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port}    # 自定义实例ID
    prefer-ip-address: true
    lease-expiration-duration-in-seconds: 10  #  没有心跳的淘汰时间，10秒
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5  # 心跳间隔，5秒

启动项目即可。可在 http://localhost:2000 中看到注册的状态。

Eureka 高可用

Eureka Server 之间是可以互相注册的。

举个例子，我们有 3 个 Eureka 注册中心，端口分别为 2001 、 2002 和 2003 。那么端口为 2001 的最基本的配置如下：

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:2002/eureka/,http://localhost:2003/eureka/

端口 2002 和 2003 服务可以根据以上规则配置。

多网卡选择

服务器有多个网卡，eh0，eh1，eh2，只有eh0可以让外部其他服务访问进来，而Eureka client将eh1和eh2注册到Eureka server上，这样其他服务就无法访问该微服务了。有两种方式：

指定IP注册

eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true
    ip-address: 实际能访问到的IP

使用spring.cloud.inetutils配置网卡选择

Eureka健康检查

由于server和client通过心跳保持服务状态，而只有状态为UP的服务才能被访问。看eureka界面中的status。

比如心跳一直正常，服务一直UP，但是此服务DB连不上了，无法正常提供服务。

此时，我们需要将微服务的健康状态也同步到server。只需要启动eureka的健康检查就行。这样微服务就会将自己的健康状态同步到eureka。配置如下即可。

在client端加入Actuator，并配置eureka.client.healthcheck.enabled=true，将自己真正的健康状态传播到server。

通过代码来改动服务的状态：

@Component
@Data
public class HealthStatusHandler implements HealthIndicator {
    private Boolean status = true;
    @Override
    public Health health() {
        if (status) {
            return new Health.Builder().up().build();
        }
        return new Health.Builder().down().build();
    }
}

应用场景：比如说短信业务，欠费了等情况，可以暂时下线服务。

Eureka遇到的坑

available-replicas为空的问题

如果使用了eureka.instance.prefer-ip-address: true，然后eureka.client.service-url.defaultZone配置的IP与实例IP不一致，会出现available-replicas为空的问题。

解决方法：在eureka.instance.ip-address中强制设置IP，然后在eureka.client.service-url.defaultZone配置对应的IP。

Eureka 最佳实践

本人所在的公司由于体量小，生产环境直接使用 Eureka 的默认配置进行高可用性运行，目前也没有出现太大的问题。

以下是一些实践参考文章（注意：文章中的版本号不是最新的，可能在配置上会有调整）：