服务注册中心之Eureka简介及原理
服务注册中心对整个微服务架构起着最核心的整合作用,因此对Eureka还是有很大的必要进行深入研究。 在讨论Eureka前我们先来了解下其与zookeeper的区别: 著名的CAP理论指出,一个分布式系统不可能同时满足C(一致性)、A(可用性)和P(分区容错性)。由于分区容错性在是分布式系统中必须要保证的,因此我们只能在A和C之间进行权衡。在此Zookeeper保证的是CP,
服务注册中心对整个微服务架构起着最核心的整合作用,因此对Eureka还是有很大的必要进行深入研究。
在讨论Eureka前我们先来了解下其与zookeeper的区别:
著名的CAP理论指出,一个分布式系统不可能同时满足C(一致性)、A(可用性)和P(分区容错性)。由于分区容错性在是分布式系统中必须要保证的,因此我们只能在A和C之间进行权衡。在此Zookeeper保证的是CP, 而Eureka则是AP。Zookeeper保证CP
zookeeper保证cp
当向注册中心查询服务列表时,我们可以容忍注册中心返回的是几分钟以前的注册信息,但不能接受服务直接down掉不可用。也就是说,服务注册功能对可用性的要求要高于一致性。但是zk会出现这样一种情况,当master节点因为网络故障与其他节点失去联系时,剩余节点会重新进行leader选举。问题在于,选举leader的时间太长,30 ~ 120s, 且选举期间整个zk集群都是不可用的,这就导致在选举期间注册服务瘫痪。在云部署的环境下,因网络问题使得zk集群失去master节点是较大概率会发生的事,虽然服务能够最终恢复,但是漫长的选举时间导致的注册长期不可用是不能容忍的。
Eureka保证AP
Eureka看明白了这一点,因此在设计时就优先保证可用性。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。而Eureka的客户端在向某个Eureka注册或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)。除此之外,Eureka还有一种自我保护机制,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,此时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
基本原理
Region、Zone解析
Eureka的官方文档对regin、zone几乎没有提及,由于概念抽象,新手很难理解。因此,在分析Eureka原理之前,我们先来了解一下region、zone、Eureka集群三者的关系,如图4-2。
图4-2 region、zone、Eureka集群之间的关系
region和zone(或者Availability Zone)均是AWS的概念。在非AWS环境下,我们可以简单地将region理解为Eureka集群,zone理解成机房。这样图4-2就很好理解了——一个Eureka集群被部署在了zone1机房和zone2机房中。
对region和zone感兴趣的读者可前往http://blog.csdn.net/awschina/article/details/17639191 扩展阅读。Spring Cloud中默认的region是us-east-1
。
Eureka架构
图4-3 Eureka架构图
图4-3是来自Eureka官方的架构图,大致描述了Eureka集群的工作过程。图中包含的组件非常多,可能比较难以理解,我们用通俗易懂的语言解释一下:
- Application Service 相当于本书中的服务提供者,Application Client相当于本书中的服务消费者;
- Make Remote Call,可以简单理解为调用RESTful API;
- us-east-1c、us-east-1d等都是zone,它们都属于us-east-1这个region;
服务启动后向Eureka注册,Eureka Server会将注册信息向其他Eureka Server进行同步,当服务消费者要调用服务提供者,则向服务注册中心获取服务提供者地址,然后会将服务提供者地址缓存在本地,下次再调用时,则直接从本地缓存中取,完成一次调用。
当服务注册中心Eureka Server检测到服务提供者因为宕机、网络原因不可用时,则在服务注册中心将服务置为DOWN
状态,并把当前服务提供者状态向订阅者发布,订阅过的服务消费者更新本地缓存。
服务提供者在启动后,周期性(默认30秒)向Eureka Server发送心跳,以证明当前服务是可用状态。Eureka Server在一定的时间(默认90秒)未收到客户端的心跳,则认为服务宕机,注销该实例。Eureka的自我保护机制
在默认配置中,Eureka Server在默认90s没有得到客户端的心跳,则注销该实例,但是往往因为微服务跨进程调用,网络通信往往会面临着各种问题,比如微服务状态正常,但是因为网络分区故障时,Eureka Server注销服务实例则会让大部分微服务不可用,这很危险,因为服务明明没有问题。
为了解决这个问题,Eureka 有自我保护机制,通过在Eureka Server配置如下参数,可启动保护机制
eureka.server.enable-self-preservation=true
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它的原理是,当Eureka Server节点在短时间内丢失过多的客户端时(可能发送了网络故障),那么这个节点将进入自我保护模式,不再注销任何微服务,当网络故障回复后,该节点会自动退出自我保护模式。
自我保护模式的架构哲学是宁可放过一个,决不可错杀一千
Eureka Server高可用集群
理论上来讲,因为服务消费者本地缓存了服务提供者的地址,即使Eureka Server宕机,也不会影响服务之间的调用,但是一旦新服务上线,已经在缓存在本地的服务提供者不可用了,服务消费者也无法知道,所以保证Eureka Server的高可用还是很有必要的。
在分布式系统中,任何的地方存在单点,整个体系就不是高可用的,Eureka 也一样,在上面的架构图中Eureka Server不是以单点存在的,而是以集群的方式对外提供服务。
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