Eureka 心跳和服务续约源码探秘——图解、源码级解析

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筋斗云
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📆 最近更新：2023年5月25日


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分布式系统的心跳机制

分布式系统是由多个计算机节点构成的系统，这些节点之间通过网络进行通信和协作。由于节点之间的网络连接不可靠，因此在分布式系统中，一个节点可能会因为网络故障或其他原因而失去与其他节点的联系。为了解决这个问题，分布式系统引入了心跳机制。

在这里插入图片描述

心跳机制是指每个节点定期向其他节点发送“心跳”消息，以表明自己的存在和正常运行。如果一个节点在一段时间内没有收到来自其他节点的心跳消息，那么它就会认为这些节点已经失去了联系，并采取相应的措施，例如重新选举领导节点或者启动备份节点。


心跳机制的实现方式

心跳机制的实现方式可以分为基于UDP协议、基于TCP协议和基于HTTP协议三种。

  • 基于UDP协议的心跳机制具有实现简单、网络开销小等优点。但由于UDP协议本身不可靠，因此可能会出现一些误判情况。

  • 基于TCP协议的心跳机制具有可靠性高、误判率低等优点。但由于TCP协议本身的特性，可能会出现一些网络延迟等问题。

  • 基于HTTP协议的心跳机制具有易于实现、可扩展性好等优点。但由于HTTP协议本身的特性，可能会出现一些网络延迟等问题。


在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的心跳机制实现方式。

对于实时性要求较高的应用场景，可以选择基于UDP协议的心跳机制；对于对可靠性要求较高的应用场景，可以选择基于TCP协议的心跳机制。


SpringCloud中的心跳

SpringCloud也借助“心跳”来知晓服务的可用性，心跳检测有以下四种特点：

  1. 客户端发起： 心跳服务是由每个服务节点根据配置的时间主动发起的。
  2. 同步状态： 要告诉注册中心自己的状态，快不行了（OUT_OF_SERVICE）或是一切正常（UP）。
  3. 服务剔除： 对一段时间无响应的服务，要主动将其从注册列表中剔除，以防服务调用方请求失败。
  4. 服务续约： 服务续约底层也是靠着心跳来实现的，其中包含了一套处理流程。

关于服务续约的一些细节

服务续约分为两步：

  1. 将服务节点的状态同步到注册中心，这一步需要借助客户端的心跳功能来主动发送。
  2. 当心跳包到达注册中心的时候，注册中心有一套判别机制，来判定当前的续约心跳是否合理。并根据判断结果修改当前instance在注册中心记录的同步时间。

服务节点向注册中心发送续约请求：

  1. 服务续约请求： 客户端有一个DiscoverClient类，它是所有操作的入口。所以续约服务就从这个类的renew方法开始
  2. 发送心跳： 服务续约借助心跳来实现，因此发给注册中心的两个重要参数分别是服务的状态（UP）和lastDirtyTimeStamp
  • 如果续约成功，注册中心则会返回200的HTTP code
  • 如果续约不成功，注册中心返回404，这里的404并不是说没有找到注册中心的地址，而是注册中心认为当前服务节点并不存在。这个时候再怎么续约也不行了，客户端需要触发一次重新注册操作。
  1. 在重新注册之前，客户端会做下面两个操作，然后再主动调用服务注册流程：
  • 设置lastDirtyTimeStamp ：由于重新注册意味着服务节点和注册中心的信息不同步，因此需要将当前系统时间更新到lastDirtyTimeStamp
  • 标记为脏节点
  1. 当注册成功的时候，清除脏节点标记，但是lastDirtyTimeStamp不会清除，因为这个属性将会在后面的服务续约中作为参数发给注册中心，以便服务中心判断节点的同步状态。

Eureka 心跳和服务续约源码

通过本章节，可以了解到：

  • 客户端心跳发送内容是什么？
  • 客户端续约流程
  • 服务端租约更新流程

在真正阅读之前，不妨先尝试回答一下上面的3个问题，带着疑问看文章，收获会更大 ~ 下面开始进入正题


客户端源码

打开DiscoveryClient，入口便是构造函数：

请添加图片描述
这里只关注服务的心跳是怎么发送的
请添加图片描述
通过方法名就可以看出这是一个在后台定时触发的任务

private void initScheduledTasks() {     int renewalIntervalInSecs;     int expBackOffBound;     if (this.clientConfig.shouldFetchRegistry()) {         renewalIntervalInSecs = this.clientConfig.getRegistryFetchIntervalSeconds();         expBackOffBound = this.clientConfig.getCacheRefreshExecutorExponentialBackOffBound();         this.scheduler.schedule(new TimedSupervisorTask("cacheRefresh", this.scheduler, this.cacheRefreshExecutor, renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS, expBackOffBound, new DiscoveryClient.CacheRefreshThread()), (long)renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);     } 	 	// 从这里开始看     if (this.clientConfig.shouldRegisterWithEureka()) {         renewalIntervalInSecs = this.instanceInfo.getLeaseInfo().getRenewalIntervalInSecs();         expBackOffBound = this.clientConfig.getHeartbeatExecutorExponentialBackOffBound();         logger.info("Starting heartbeat executor: renew interval is: {}", renewalIntervalInSecs);         this.scheduler.schedule(new TimedSupervisorTask("heartbeat", this.scheduler, this.heartbeatExecutor, renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS, expBackOffBound, new DiscoveryClient.HeartbeatThread()), (long)renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);         this.instanceInfoReplicator = new InstanceInfoReplicator(this, this.instanceInfo, this.clientConfig.getInstanceInfoReplicationIntervalSeconds(), 2);         this.statusChangeListener = new StatusChangeListener() {             public String getId() {                 return "statusChangeListener";             }              public void notify(StatusChangeEvent statusChangeEvent) {                 if (InstanceStatus.DOWN != statusChangeEvent.getStatus() && InstanceStatus.DOWN != statusChangeEvent.getPreviousStatus()) {                     DiscoveryClient.logger.info("Saw local status change event {}", statusChangeEvent);                 } else {                     DiscoveryClient.logger.warn("Saw local status change event {}", statusChangeEvent);                 }                  DiscoveryClient.this.instanceInfoReplicator.onDemandUpdate();             }         };         if (this.clientConfig.shouldOnDemandUpdateStatusChange()) {             this.applicationInfoManager.registerStatusChangeListener(this.statusChangeListener);         }          this.instanceInfoReplicator.start(this.clientConfig.getInitialInstanceInfoReplicationIntervalSeconds());     } else {         logger.info("Not registering with Eureka server per configuration");     } }

可以直接从上面的第10行开始关注

this.scheduler.schedule(     new TimedSupervisorTask(         "heartbeat",          this.scheduler,          this.heartbeatExecutor,          renewalIntervalInSecs,          TimeUnit.SECONDS,          expBackOffBound,          new DiscoveryClient.HeartbeatThread()     ),      (long)renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);

是定时启动后台任务的方法

  • renewalIntervalInSecs表示每多少秒启动一次定时任务
  • expBackOffBound是用来计算最大delay时间的

this.maxDelay = this.timeoutMillis * (long)expBackOffBound;

new DiscoveryClient.HeartbeatThread()是发送心跳的具体逻辑

private class HeartbeatThread implements Runnable {     private HeartbeatThread() {     }      public void run() {         if (DiscoveryClient.this.renew()) {             DiscoveryClient.this.lastSuccessfulHeartbeatTimestamp = System.currentTimeMillis();         }     } }

其中renew相当于续约的逻辑，心跳和续约是一套相互作用的机制，renew在客户端是发送了一个心跳，服务端接收了心跳之后会进行服务的续约

boolean renew() {     try {         EurekaHttpResponse<InstanceInfo> httpResponse = this.eurekaTransport.registrationClient.sendHeartBeat(this.instanceInfo.getAppName(), this.instanceInfo.getId(), this.instanceInfo, (InstanceStatus)null);         logger.debug("DiscoveryClient_{} - Heartbeat status: {}", this.appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());         if (httpResponse.getStatusCode() == Status.NOT_FOUND.getStatusCode()) {             this.REREGISTER_COUNTER.increment();             logger.info("DiscoveryClient_{} - Re-registering apps/{}", this.appPathIdentifier, this.instanceInfo.getAppName());             long timestamp = this.instanceInfo.setIsDirtyWithTime();             boolean success = this.register();             if (success) {                 this.instanceInfo.unsetIsDirty(timestamp);             }              return success;         } else {             return httpResponse.getStatusCode() == Status.OK.getStatusCode();         }     } catch (Throwable var5) {         logger.error("DiscoveryClient_{} - was unable to send heartbeat!", this.appPathIdentifier, var5);         return false;     } }

心跳包的发送逻辑

EurekaHttpResponse<InstanceInfo> httpResponse = this.eurekaTransport.registrationClient.sendHeartBeat(this.instanceInfo.getAppName(), this.instanceInfo.getId(), this.instanceInfo, (InstanceStatus)null);

和前面的服务注册一样一层层嵌套，第一层嵌套先是SessionEurekaClient：
请添加图片描述
下一层是retry，再下一层是redirective，再下一层是matrix…和服务注册一模一样

直接进到最后一层AbstractJerseyEurekaHttpClient

public EurekaHttpResponse<InstanceInfo> sendHeartBeat(String appName, String id, InstanceInfo info, InstanceStatus overriddenStatus) {     String urlPath = "apps/" + appName + '/' + id;     ClientResponse response = null;      EurekaHttpResponse var10;     try {         WebResource webResource = this.jerseyClient.resource(this.serviceUrl).path(urlPath).queryParam("status", info.getStatus().toString()).queryParam("lastDirtyTimestamp", info.getLastDirtyTimestamp().toString());         if (overriddenStatus != null) {             webResource = webResource.queryParam("overriddenstatus", overriddenStatus.name());         }          Builder requestBuilder = webResource.getRequestBuilder();         this.addExtraHeaders(requestBuilder);         response = (ClientResponse)requestBuilder.put(ClientResponse.class);         EurekaHttpResponseBuilder<InstanceInfo> eurekaResponseBuilder = EurekaHttpResponse.anEurekaHttpResponse(response.getStatus(), InstanceInfo.class).headers(headersOf(response));         if (response.hasEntity()) {             eurekaResponseBuilder.entity(response.getEntity(InstanceInfo.class));         }          var10 = eurekaResponseBuilder.build();     } finally {         if (logger.isDebugEnabled()) {             logger.debug("Jersey HTTP PUT {}/{}; statusCode={}", new Object[]{this.serviceUrl, urlPath, response == null ? "N/A" : response.getStatus()});         }          if (response != null) {             response.close();         }      }      return var10; }

构造服务请求路径

请添加图片描述
之后构造WebResource对象

WebResource webResource = this.jerseyClient.resource(this.serviceUrl)         .path(urlPath)         .queryParam("status", info.getStatus().toString())         .queryParam("lastDirtyTimestamp", info.getLastDirtyTimestamp()         .toString());

这里的serviceUrl是注册中心的url，前面的是当前机器的url，“lastDirtyTimestamp”是一个核心的属性

之后就是组装参数的流程，最后将请求发送出去，至此客户端发送心跳的逻辑就结束了。

服务端流程

服务端使用InstanceResource中的renewLease方法来接收心跳包：

public Response renewLease(@HeaderParam("x-netflix-discovery-replication") String isReplication, @QueryParam("overriddenstatus") String overriddenStatus, @QueryParam("status") String status, @QueryParam("lastDirtyTimestamp") String lastDirtyTimestamp) {     boolean isFromReplicaNode = "true".equals(isReplication);     boolean isSuccess = this.registry.renew(this.app.getName(), this.id, isFromReplicaNode);     if (!isSuccess) {         logger.warn("Not Found (Renew): {} - {}", this.app.getName(), this.id);         return Response.status(Status.NOT_FOUND).build();     } else {         Response response;         if (lastDirtyTimestamp != null && this.serverConfig.shouldSyncWhenTimestampDiffers()) {             response = this.validateDirtyTimestamp(Long.valueOf(lastDirtyTimestamp), isFromReplicaNode);             if (response.getStatus() == Status.NOT_FOUND.getStatusCode() && overriddenStatus != null && !InstanceStatus.UNKNOWN.name().equals(overriddenStatus) && isFromReplicaNode) {                 this.registry.storeOverriddenStatusIfRequired(this.app.getAppName(), this.id, InstanceStatus.valueOf(overriddenStatus));             }         } else {             response = Response.ok().build();         }          logger.debug("Found (Renew): {} - {}; reply status={}", new Object[]{this.app.getName(), this.id, response.getStatus()});         return response;     } }

当前心跳包是来自服务的提供者，并不是冗余备份，所以isFromReplicaNode是false。下面代码

boolean isSuccess = this.registry.renew(this.app.getName(), this.id, isFromReplicaNode);

是续约的方法

public boolean renew(final String appName, final String serverId, boolean isReplication) {     this.log("renew " + appName + " serverId " + serverId + ", isReplication {}" + isReplication);     List<Application> applications = this.getSortedApplications();     Iterator var5 = applications.iterator();      while(var5.hasNext()) {         Application input = (Application)var5.next();         if (input.getName().equals(appName)) {             InstanceInfo instance = null;             Iterator var8 = input.getInstances().iterator();              while(var8.hasNext()) {                 InstanceInfo info = (InstanceInfo)var8.next();                 if (info.getId().equals(serverId)) {                     instance = info;                     break;                 }             }              this.publishEvent(new EurekaInstanceRenewedEvent(this, appName, serverId, instance, isReplication));             break;         }     }     return super.renew(appName, serverId, isReplication); }

方法的入参serverId一定是唯一的


其中

List<Application> applications = this.getSortedApplications();

获取所有的application，判断哪一个服务需要续约的时候是通过遍历的方式，当list里的ApplicationName和传入的name相同时再把appication下的所有instance全部拿到，找出instance的id和serverId相同的就知道该为哪一个instance进行续约了


this.publishEvent(new EurekaInstanceRenewedEvent(this, appName, serverId, instance, isReplication));

发布一个续约成功的event


最后进入到return后面调用的renew函数里

public boolean renew(String appName, String id, boolean isReplication) {     if (super.renew(appName, id, isReplication)) {         this.replicateToPeers(PeerAwareInstanceRegistryImpl.Action.Heartbeat, appName, id, (InstanceInfo)null, (InstanceStatus)null, isReplication);         return true;     } else {         return false;     } }

replicateToPeers表示高可用注册中心有多个中心节点，需要向peer同步，继续进到父类的renew方法：

public boolean renew(String appName, String id, boolean isReplication) {     EurekaMonitors.RENEW.increment(isReplication);     Map<String, Lease<InstanceInfo>> gMap = (Map)this.registry.get(appName);     Lease<InstanceInfo> leaseToRenew = null;     if (gMap != null) {         leaseToRenew = (Lease)gMap.get(id);     }      if (leaseToRenew == null) {         EurekaMonitors.RENEW_NOT_FOUND.increment(isReplication);         logger.warn("DS: Registry: lease doesn't exist, registering resource: {} - {}", appName, id);         return false;     } else {         InstanceInfo instanceInfo = (InstanceInfo)leaseToRenew.getHolder();         if (instanceInfo != null) {             InstanceStatus overriddenInstanceStatus = this.getOverriddenInstanceStatus(instanceInfo, leaseToRenew, isReplication);             if (overriddenInstanceStatus == InstanceStatus.UNKNOWN) {                 logger.info("Instance status UNKNOWN possibly due to deleted override for instance {}; re-register required", instanceInfo.getId());                 EurekaMonitors.RENEW_NOT_FOUND.increment(isReplication);                 return false;             }              if (!instanceInfo.getStatus().equals(overriddenInstanceStatus)) {                 logger.info("The instance status {} is different from overridden instance status {} for instance {}. Hence setting the status to overridden status", new Object[]{instanceInfo.getStatus().name(), instanceInfo.getOverriddenStatus().name(), instanceInfo.getId()});                 instanceInfo.setStatusWithoutDirty(overriddenInstanceStatus);             }         }          this.renewsLastMin.increment();         leaseToRenew.renew();         return true;     } } 

Map<String, Lease<InstanceInfo>> gMap = (Map)this.registry.get(appName);

通过appName得到所有的租约，因为现在只有一个节点，所以租约只是1，如果租约不为空则通过serverId拿到租约

leaseToRenew = (Lease)gMap.get(id);

租约不为空，先获得到instance的信息：

InstanceInfo instanceInfo = (InstanceInfo)leaseToRenew.getHolder();
  • 如果instance的状态是UNKNOWN，则EurekaMonitors.RENEW_NOT_FOUND增加isReplication
  • 如果instance和当前的instance不相同（之前是down，现在发来心跳包是up），需要执行
instanceInfo.setStatusWithoutDirty(overriddenInstanceStatus); 
public synchronized void setStatusWithoutDirty(InstanceInfo.InstanceStatus status) {     if (this.status != status) {         this.status = status;     } }

这里是将status设置到instanceInfo里。


下面的方法是记录过去一分钟有多少租约被更新了： 
this.renewsLastMin.increment();

更新租约： 
leaseToRenew.renew(); 
public void renew() {     this.lastUpdateTimestamp = System.currentTimeMillis() + this.duration; }

这里仅仅是将lastUpdateTimestamp进行更新

回到InstanceResource的renewLease方法里：
此时如果renew的逻辑不成功，那么返回给客户端NOT_FOUND；renew成功则继续流程

Response response; if (lastDirtyTimestamp != null && this.serverConfig.shouldSyncWhenTimestampDiffers()) {     response = this.validateDirtyTimestamp(Long.valueOf(lastDirtyTimestamp), isFromReplicaNode);     if (response.getStatus() == Status.NOT_FOUND.getStatusCode() && overriddenStatus != null && !InstanceStatus.UNKNOWN.name().equals(overriddenStatus) && isFromReplicaNode) {         this.registry.storeOverriddenStatusIfRequired(this.app.getAppName(), this.id, InstanceStatus.valueOf(overriddenStatus));     } } else {     response = Response.ok().build(); }  logger.debug("Found (Renew): {} - {}; reply status={}", new Object[]{this.app.getName(), this.id, response.getStatus()}); return response;

lastDirtyTimestamp表示最近一次和服务端出现脏数据的时间戳，是从客户端发来的


如果lastDirtyTimestamp不为空且设置了需要做数据同步，则进入if逻辑，先验证一下

response = this.validateDirtyTimestamp(Long.valueOf(lastDirtyTimestamp), isFromReplicaNode); 
private Response validateDirtyTimestamp(Long lastDirtyTimestamp, boolean isReplication) {     InstanceInfo appInfo = this.registry.getInstanceByAppAndId(this.app.getName(), this.id, false);     if (appInfo != null && lastDirtyTimestamp != null && !lastDirtyTimestamp.equals(appInfo.getLastDirtyTimestamp())) {         Object[] args = new Object[]{this.id, appInfo.getLastDirtyTimestamp(), lastDirtyTimestamp, isReplication};         if (lastDirtyTimestamp > appInfo.getLastDirtyTimestamp()) {             logger.debug("Time to sync, since the last dirty timestamp differs - ReplicationInstance id : {},Registry : {} Incoming: {} Replication: {}", args);             return Response.status(Status.NOT_FOUND).build();         }          if (appInfo.getLastDirtyTimestamp() > lastDirtyTimestamp) {             if (isReplication) {                 logger.debug("Time to sync, since the last dirty timestamp differs - ReplicationInstance id : {},Registry : {} Incoming: {} Replication: {}", args);                 return Response.status(Status.CONFLICT).entity(appInfo).build();             }              return Response.ok().build();         }     }      return Response.ok().build(); }

先根据appName和serverId获取InstanceInfo，如果产生了一段时间不同步的情况

  • 客户端发来的脏数据时间晚于服务端保存的脏数据时间，则客户端发生了事情没告诉服务端，返回NOT_FOUND
  • 服务端保存的脏数据时间比客户端发来的脏数据时间更新，则说明服务端保存的是新数据，如果是其他注册中心同步过来的则会返回CONFLICT；如果是客户端发过来的则直接返回OK

回到InstanceResource的renewLease方法里：

if (response.getStatus() == Status.NOT_FOUND.getStatusCode() && overriddenStatus != null && !InstanceStatus.UNKNOWN.name().equals(overriddenStatus) && isFromReplicaNode) {     this.registry.storeOverriddenStatusIfRequired(this.app.getAppName(), this.id, InstanceStatus.valueOf(overriddenStatus)); }

这个if进不去，此后服务续约的流程就完成了

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