Spring Cloud——Eureka自我保护机制

前言

以下图片来自Netflix官方，图中显示Eureka Client会发起Renew向注册中心做周期性续约，这样其他Eureka client通过Get Registry请求就能获取到新注册应用的相关信息：

1、什么是自我保护机制

默认情况下，如果Eureka Server在一定时间内（默认 90 秒，其实不止 90 秒）没有接收到某个微服务实例的心跳，Eureka Server将会移除该实例。但是当网络分区故障发生时，微服务与Eureka Server之间无法正常通信，而微服务本身是正常运行的，此时不应该移除这个微服务，所以引入了自我保护机制。

官方对于自我保护机制的定义：
自我保护模式正是一种针对网络异常波动的安全保护措施，使用自我保护模式能使 Eureka 集群更加的健壮、稳定的运行。

自我保护机制的工作机制是：如果在15分钟内超过 85% 的客户端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，Eureka Server 自动进入自我保护机制，此时会出现以下几种情况：

1、Eureka Server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 Server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，保证当前节点依然可用。
3、当网络稳定时，当前Eureka Server新的注册信息会被同步到其它节点中。

因此Eureka Server可以很好的应对因网络故障导致部分节点失联的情况，而不会像 ZK 那样如果有一半不可用的情况会导致整个集群不可用而变成瘫痪。

Eureka Server 自我保护机制，可以通过通过配置 eureka.server.enable-self-preservation 来 true 打开/ false 禁用自我保护机制，默认打开状态，建议生产环境打开此配置。

2、Eureka Server 自我保护机制

Eureka Server 服务过期当中，在进行服务过期的时候，首先会判断 Eureka Server 是否开启了自我保护机制。

AbstractInstanceRegistry#evict(long)

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {

    public void evict(long additionalLeaseMs) {
        logger.debug("Running the evict task");

        if (!isLeaseExpirationEnabled()) {
            logger.debug("DS: lease expiration is currently disabled.");
            return;
        }
        
        //省略剩余代码。。。。。。
    }
}

如果开启了自我保护机制也就是 isLeaseExpirationEnabled() 方法返回了 false，就直接返回，不进行服务下线。

PeerAwareInstanceRegistryImpl#isLeaseExpirationEnabled

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {

    protected volatile int numberOfRenewsPerMinThreshold;
    
    @Override
    public boolean isLeaseExpirationEnabled() {
        if (!isSelfPreservationModeEnabled()) {
            // The self preservation mode is disabled, hence allowing the instances to expire.
            return true;
        }
        return numberOfRenewsPerMinThreshold > 0 && getNumOfRenewsInLastMin() > numberOfRenewsPerMinThreshold;
    }
}

首先判断 Eureka Server 是否开启了自我保护机制 eureka.enableSelfPreservation 为 true 开启反之不开启。如果没有开启直接返回 true，可以进行服务过期处理。
然后判断每分钟期望的续约数(numberOfRenewsPerMinThreshold) 大于 0 并且实际每分钟的续约数(getNumOfRenewsInLastMin()) 大于每分钟期望的续约数(numberOfRenewsPerMinThreshold)

3、每分钟应用的续约数

在 Eureka Server 启动的时候，在注册服务(AbstractInstanceRegistry)中会启动一个定时任务 MeasuredRate 来计算每分钟应用续约的个数。时序图如下：

MeasuredRate，它是一个统计定时任务，在 AbstractInstanceRegistry 的构建器创建 MeasuredRate 对象的时候传入 1000 * 60 * 1，然后在这里调用它的 start 方法里面有一个定时任务，每隔 60 秒也就是每隔 1 分钟执行一次。这个定时任务里面有 2 个 AtomicLong 类型的参数。一个是 AtomicLong currentBucket每进行一次续约的时候就会调用它 + 1，另一个是 AtomicLong lastBucket。

当 MeasuredRate 任务每分钟进行执行的时候就会把 AtomicLong currentBucket 里面的值设置到 AtomicLong lastBucket当中去，然后把 AtomicLong currentBucket值清空再次计算。然后通过获取 AtomicLong lastBucket 的值就能够得到最近一分钟续约的次数。

这个设计还是蛮精巧的。

4、每分钟期望的续约数

每分钟期望的续约数是 AbstractInstanceRegistry#numberOfRenewsPerMinThreshold ，这个值是动态变化的。它提供了AbstractInstanceRegistry#updateRenewsPerMinThreshold 来动态的更新这个值。

AbstractInstanceRegistry#updateRenewsPerMinThreshold

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {

    protected volatile int numberOfRenewsPerMinThreshold;
    
    protected volatile int expectedNumberOfClientsSendingRenews;
    
    protected void updateRenewsPerMinThreshold() {
        this.numberOfRenewsPerMinThreshold = (int) (this.expectedNumberOfClientsSendingRenews
                * (60.0 / serverConfig.getExpectedClientRenewalIntervalSeconds())
                * serverConfig.getRenewalPercentThreshold());
    }
}

每分钟期望的续约数是根据 expectedNumberOfClientsSendingRenews (期望 Eureka Client 发送的续约数，这个值会根据服务的动作进行更新：服务注册 + 1与服务下线 - 1) 来进行判断的。上面的公式如下：

每分钟期望的续约数 = 期望Eureka Client发送的续约数 * (60 秒 / 预计客户端间隔秒数续约[默认 30 秒]) * 0.85

比如：现在注册中心有 20 个服务
那么：每分钟期望的续约数 = 20 * (60 / 30) * 0.85 = 17

AbstractInstanceRegistry#register

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {

    public void register(InstanceInfo registrant, int leaseDuration, boolean isReplication) {
        
        //省略其余代码。。。。。。
 
        // 租约不存在，因此是新的注册
        synchronized (lock) {
            if (this.expectedNumberOfClientsSendingRenews > 0) {
                // Since the client wants to register it, increase the number of clients sending renews
                this.expectedNumberOfClientsSendingRenews = this.expectedNumberOfClientsSendingRenews + 1;
                updateRenewsPerMinThreshold();
            }
        }
        
        //省略其余代码。。。。。。
    }
}

服务注册， expectedNumberOfClientsSendingRenews（期望Eureka Client发送的续约数） + 1，并且更新每分钟期望的续约数。

AbstractInstanceRegistry#internalCancel

public abstract class AbstractInstanceRegistry implements InstanceRegistry {

    protected boolean internalCancel(String appName, String id, boolean isReplication) {
        
        //省略上面代码。。。。。。

        synchronized (lock) {
            if (this.expectedNumberOfClientsSendingRenews > 0) {
                // Since the client wants to cancel it, reduce the number of clients to send renews.
                this.expectedNumberOfClientsSendingRenews = this.expectedNumberOfClientsSendingRenews - 1;
                updateRenewsPerMinThreshold();
            }
        }

        return true;
    }
}

服务下线， expectedNumberOfClientsSendingRenews（期望Eureka Client发送的续约数） - 1，并且更新每分钟期望的续约数。

参考：
https://blog.csdn.net/u012410733/article/details/112303048