Spring Cloud — 深入了解Eureka、Ribbon及Feign

 Eureka 负责服务注册与发现；Ribbon负责负载均衡；Feign简化了Web服务客户端调用方式。这三个组件可以协同工作，共同构建稳定、高效的微服务架构。

1 Eureka

分布式系统的CAP定理：

一致性（Consistency）：同一个数据在集群中的所有节点，同一时刻都是同样的值。

可用性（Availability）：集群中一部分节点故障后，集群整体还能处理客户端的请求。即每个请求都能收到一个（无论成功或失败）响应，且不会出现超时等情况。

分区容忍性（Partition tolerance）：系统可用容忍消息的丢失或节点间通信的延迟。即分布式系统出现网络分区（由于网络故障导致系统中一部分节点无法与其他节点通信，从而形成孤立的分区）时，系统能否继续提供服务并保持数据一致性的能力。

在任何分布式系统中，不可能同时满足这三项，最多同时满足两项。

微服务的治理，核心是服务的注册和发现，针对同一服务，即使注册中心的不同节点保存的服务提供者信息不尽相同，也不会造成灾难性后果。对于消费者来说，能消费服务才是最重要的。即对于微服务的治理，遵循的是AP。

1.1 实现原理

图 服务提供者的服务生命周期

1.1.1 服务注册 Register

在服务提供者配置文件中将eureka.client.register-with-eureka的属性配置为true时，当服务提供者启动时，会调用Eureka所提供的服务注册相关方法，向Eureka服务器注册自己的信息。Eureka服务器会维护一个已注册的服务列表。

Eureka的AbstractInstanceRegistry类的ConcurrentHashMap<String, Map<String, Lease<InstanceInfo>>> registry 字段存储了已注册的服务列表，

key 是服务的应用名称。value包含了服务实例的详细信息。

当服务实例状态发生变化时（比如不可用），服务提供者会向Eureka服务器更新自己的服务状态，同时会向其他Eureka服务器节点做状态同步。

1.1.2 服务续约 Renew

当将服务成功注册到Eureka服务器后，客户端会默认以30s（客户端配置属性eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds）的频率向Eureka服务器发生一次心跳（即执行服务续约操作），来避免自己的注册信息被Eureka服务器剔除。

Eureka如果在90s内（客户端配置属性eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds）没有收到客户端的心跳，则会将该服务实例从所维护的服务注册表中剔除，以禁止流向该实例的流量。

不过，当Eureka服务器处于自护保护模式时，不会清除服务实例信息。

1.1.3 获取服务

消费者端（fetch-registry属性配置为true）启动时会从Eureka服务器中获取注册表信息，并将其缓存在本地。并定期（默认30s）从Eureka服务器进行同步。

1.1.4 服务下线与剔除

当服务实例关闭时，会先向Eureka服务器发送服务下线请求，Eureka收到请求后，会将该服务实例信息从实例注册表中删除。

1.2 Eureka自我保护模式

图 处于自我保护模式下的Eureka服务

当Eureka处于自我保护模式时，会出现上面的红字提示，大概意思是：Eureka可能错误地报告服务实例为在线状态，而实际上它们可能并不在线。

这个问题是由于续租（Renewals）的数量低于阈值，导致服务实例没有被正确地标记为过期，从而可能影响到系统的稳定性和可用性。当Eureka每分钟收到心跳续租的数量恢复到阈值以上时，就会退出自我保护模式。

1.3 Eureka 高可用集群

Eureka服务器采用的是P2P（Peer to Peer）对等通信,是一种去中心化的结构。每个节点都是对等的。为了让Eureka服务高可用，必须让Eureka服务器之间能互相复制、同步所注册服务的实例信息。

图 Eureka集群注册模式

Eureka服务器配置文件中，register-with-eureka及fetch-registry属性都需要配置为true。eureka.client.service-url.defaultZone属性需要配置其他两个Eureka的服务器地址。

2 Bibbon

图 负载均衡方案核心部分

2.1 Ribbon 组件

Ribbon在实现负载均衡主要使用了6个组件。

2.1.1 服务器列表 ServerList

客户端负载均衡所使用的各服务实例列表，Ribbon支持下面3种方式：

1. 静态服务器列表：通过BaseLoadBalancer的setServersList()方法进行设置。
2. 基于配置的服务器列表：配置文件中通过<服务名称>.ribbon.listOfServers 属性进行配置。
3. 基于服务发现的服务器列表：当在应用中同时使用Ribbon和Eureka时，默认会使用这种方式。当客户端启动时Ribbon会从Eureka服务器中获取所有注册服务的列表数据，并保持同步。

2.1.2 服务器列表过滤器 ServerListFilter

使用动态服务器列表时，过滤器会对原始服务列表使用一定的策略进行过滤。

ZoneAffinityServerList Filter	仅返回与本身所处区域一致的服务提供者实例列表。
ServerListSubset Filter	继承了ZoneAffinityServerListFilter，经过区域过滤后，仅返回一个固定大小的服务列表。
ZonePreferenceServerList Filter	通过配置或Eureka所属区域来过滤出同区域的服务实例列表。使用Spring Cloud整合Eureka和Ribbon时会默认使用该过滤器。

图 具体的服务器列表过滤器

2.1.3 服务实例存活探测 IPing

就像ping指令一样，用来监测一个微服务实例是否有响应。如果监测到某服务实例不再可用则会从列表中及时剔除。

2.1.4 负载均衡策略 IRule

负责选择一个最终服务实例地址作为负载均衡处理结果。Ribbon提供的选择策略有轮询、根据响应时间加权、断路由等。

2.1.5 负载均衡器 ILoadBalancer

负载均衡的具体实现。

DynamicServerList LoadBalancer	运行期间对服务实例动态更新和过滤。
ZoneAware LoadBalancer	基础上面的类。并增加防止跨区域访问的功能。
NoOp LoadBalancer	不执行实际的负载均衡操作。不会将请求分发到不同的服务实例上。

表 ILoadBalancer接口的具体实现类

2.1.6 服务调用器 RestClient

负载均衡后，Ribbon向服务提供者发起REST请求的工具。

2.2 负载均衡策略

Ribbon提供了以下几种负载均衡策略：

1. 轮询策略，RoundRobinRule。轮询方式选择服务实例。即每次调度执行i=(count + 1) mod n，来选出第i台服务器实例。count为执行请求的计数次数。

2. 随机选择，RandomRule。随机从可用的服务实例列表中选择一个。

3. 带有加权的轮询策略，WeightedResponseTimeRule。对各个服务实例响应时间进行加权处理，然后再采用轮询的方式。

Ribbon会对每个服务实例的响应时间进行统计，根据记录的时间计算每个服务实例的权重，最后根据每个实例的权重进行概率选择。

4 .可用过滤策略，AvailabilityFilteringRule。先过滤出有故障或并发请求大于阈值的部分服务实例，然后再以线性轮询的方式。

5 .区域感知策略，ZoneAvoidanceRule。先使用主过滤条件（区域负载器，选择最优区域）来进行过滤，然后使用次过滤条件进行过滤。最后对满足条件的服务实例使用轮询策略。

3 Feigh

Feign 提供了一个简洁的接口来定义和调用远程服务。

3.1 参数绑定

在Spring MVC 中注解会以参数每次作为默认值，但Feign不会，必须声明。

@RequestMapping(value = "/user/info",method = RequestMethod.GET)
String info(@RequestParam String name);

例如上面的代码，在Spring MVC中能获取到name这个参数值，但在Feign中不会，必须写为 @RequestParam(“name”) String name。

Feign 支持Spring MVC的注解，Spring MVC中常用的注解有以下几种：

@RequestParam: 绑定单个请求参数值。

@PathVariable：绑定URI模板变量值。

@RequestHeader：绑定请求头数据。

@RequestBody：绑定请求体数据。