【一起學源碼-微服務】Nexflix Eureka 源碼十一:EurekaServer自我保護機制竟然有這麼多Bug?

前言

前情回顧

上一講主要講了服務下線,已經註冊中心自動感知宕機的服務。
其實上一講已經包含了很多EurekaServer自我保護的代碼,其中還發現了1.7.x(1.9.x)包含的一些bug,但這些問題在master分支都已修復了。

服務下線會將服務實例從註冊表中刪除,然後放入到recentQueue中,下次其他EurekaClient來進行註冊表抓取的時候就能感知到對應的哪些服務下線了。

自動感知服務實例宕機不會調用下線的邏輯,所以我們還拋出了一個問題,一個client宕機,其他的client需要多久才能感知到?通過源碼我們知道 至少要180s 才能被註冊中心給摘除,也就是最快180s才能被其他服務感知,因爲這裏還涉及讀寫緩存和只讀緩存不一致的情況。

本講目錄

本講主要講解註冊中心一個獨有的功能,如果使用Eureka作爲註冊中心的小夥伴可能都看過註冊中心Dashboard上會有這麼一段文字:

image.png

那註冊中心爲何要做這種自我保護呢?這裏要跟註冊中心的設計思想相關聯了,我們知道Eureka是一個高可用的組件,符合CAP架構中的A、P,如果註冊中心檢測到很多服務實例宕機的時候,它不會將這些宕機的數據全都剔除,會做一個判斷,如果宕機的服務實例大於所有實例數的15%,那麼就會開啓保護模式,不會摘除任何實例(代碼中是通過每分鐘所有實例心跳總數和期望實例心跳總數對比)。

試想,如果沒有自我保護機制,註冊中心因爲網絡故障,收不到其他服務實例的續約 而誤將這些服務實例都剔除了,是不是就出大問題了。

目錄如下:

  1. evict()方法解讀
  2. expectedNumberOfRenewsPerMin計算方式
  3. expectedNumberOfRenewsPerMin自動更新機制
  4. 註冊中心Dashboard顯示自我保護頁面實現
  5. 自我保護機制bug彙總

技術亮點:

  1. 如何計算每一分鐘內的內存中的計數呢?
    MeassuredRate 計算每一分鐘內的心跳的次數,保存上一分鐘心跳次數和當前分鐘的心跳次數 後面我們會看一下這個類似怎麼實現的

說明

原創不易,如若轉載 請標明來源:一枝花算不算浪漫

源碼分析

evict()方法解讀

接着上一講的內容,上一講其實已經講到了evict()的使用,我們再來說下如何一步步調入進來的:

EurekaBootStrap.initEurekaServerContext() 中調用registry.openForTraffic(), 然後進入PeerAwareInstanceRegistryImpl.openForTraffic()方法,其中有調用super.postInit() 這裏面直接進入到 AbstractInstanceRegistry.postInit()方法,這裏其實就是一個定時調度任務,默認一分鐘執行一次,這裏會執行EvictionTask,在這個task裏面會有一個run()方法,最後就是執行到了evict() 方法了。

這裏再來看下evict()方法代碼:

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

    // 是否允許主動刪除宕機節點數據,這裏判斷是否進入自我保護機制,如果是自我保護了則不允許摘除服務
    if (!isLeaseExpirationEnabled()) {
        logger.debug("DS: lease expiration is currently disabled.");
        return;
    }

    // 省略服務摘除等等操作...
}

接着進入PeerAwareInstanceRegistryImpl.isLeaseExpirationEnabled():

public boolean isLeaseExpirationEnabled() {
    if (!isSelfPreservationModeEnabled()) {
        // The self preservation mode is disabled, hence allowing the instances to expire.
        return true;
    }

    // 這行代碼觸發自我保護機制,期望的一分鐘要有多少次心跳發送過來,所有服務實例一分鐘得發送多少次心跳
    // getNumOfRenewsInLastMin 上一分鐘所有服務實例一共發送過來多少心跳,10次
    // 如果上一分鐘 的心跳次數太少了(20次)< 我期望的100次,此時會返回false
    return numberOfRenewsPerMinThreshold > 0 && getNumOfRenewsInLastMin() > numberOfRenewsPerMinThreshold;
}

這裏我們先解讀一下,上面註釋已經說得很清晰了。

  1. 我們在代碼中可以找到this.numberOfRenewsPerMinThreshold = (int) (this.expectedNumberOfRenewsPerMin * serverConfig.getRenewalPercentThreshold());

  2. 這段的意思expectedNumberOfRenewsPerMin 代表每分鐘期待的心跳時間,例如現在有100次心跳,然後乘以默認的心跳配比85%,這裏就是nuberOfRenewsPerMinThreshold的含義了

  3. 如果上一分鐘實際心跳次數小於這個值,那麼就會進入自我保護模式

然後是getNumOfRenewsInLastMin():

private final MeasuredRate renewsLastMin;

public long getNumOfRenewsInLastMin() {
    return renewsLastMin.getCount();
}

public class MeasuredRate {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MeasuredRate.class);
    private final AtomicLong lastBucket = new AtomicLong(0);
    private final AtomicLong currentBucket = new AtomicLong(0);

    private final long sampleInterval;
    private final Timer timer;

    private volatile boolean isActive;

    /**
     * @param sampleInterval in milliseconds
     */
    public MeasuredRate(long sampleInterval) {
        this.sampleInterval = sampleInterval;
        this.timer = new Timer("Eureka-MeasureRateTimer", true);
        this.isActive = false;
    }

    public synchronized void start() {
        if (!isActive) {
            timer.schedule(new TimerTask() {

                @Override
                public void run() {
                    try {
                        // Zero out the current bucket.
                        // renewsLastMin 爲1分鐘
                        // 每分鐘調度一次,將當前的88次總心跳設置到lastBucket中去,然後將當前的currentBucket 設置爲0 秒啊!
                        lastBucket.set(currentBucket.getAndSet(0));
                    } catch (Throwable e) {
                        logger.error("Cannot reset the Measured Rate", e);
                    }
                }
            }, sampleInterval, sampleInterval);

            isActive = true;
        }
    }

    public synchronized void stop() {
        if (isActive) {
            timer.cancel();
            isActive = false;
        }
    }

    /**
     * Returns the count in the last sample interval.
     */
    public long getCount() {
        return lastBucket.get();
    }

    /**
     * Increments the count in the current sample interval.
     */
    public void increment() {
        // 心跳次數+1 例如說1分鐘所有服務實例共發起了88次心跳
        currentBucket.incrementAndGet();
    }
}

最上面我們說過,MeasuredRate的設計是一個閃光點,看下重要的兩個屬性:

  1. lastBucket: 記錄上一分鐘總心跳次數
  2. currentBucket: 記錄當前最近一分鐘總心跳次數

首先我們看下increment()方法,這裏看一下調用會發現在服務端處理續約renew()中的最後會調用此方法,使得currentBucket進行原子性的+1操作。

然後這裏明有一個start()方法,這裏面也是個時間調度任務,我們可以看下sampleInterval這個時間戳,在構造函數中被賦值,在AbstractInstanceRegistry的構造方法中被調用,默認時間爲一分鐘。

這裏最重要的是lastBucket.set(currentBucket.getAndSet(0)); 每分鐘調度一次,把當前一分鐘總心跳時間賦值給上一分鐘總心跳時間,然後將當前一分鐘總心跳時間置爲0.

expectedNumberOfRenewsPerMin計算方式

我們上一講中已經介紹過expectedNumberOfRenewsPerMin的計算方式,因爲這個屬性很重要,所以這裏再深入研究一下。

首先我們要理解這個屬性的含義:期待的一分鐘註冊中心接收到的總心跳時間,接着看看哪幾個步驟會更新:

  1. EurekaServer初始的時候會計算
    openForTraffic() 方法的入口會有計算
  2. 服務註冊調用register()方法是會更新
  3. 服務下線調用cancel()方法時會更新
  4. 服務剔除evict() 也應該調用,可惜是代碼中並未找到調用的地方?這裏其實是個bug,我們可以看後面自我保護機制Bug彙總中提到更多詳細內容。此問題至今未修復,我們先繼續往後看。

expectedNumberOfRenewsPerMin自動更新機制

Server端初始化上下文的時候,15分鐘跑的一次定時任務:
scheduleRenewalThresholdUpdateTask

入口是:EurekaBootStrap.initEurekaServerContext()方法,然後執行serverContext.initialize()方法,裏面的registry.init()執行PeerAwareInstanceRegistryImpl.init()中會執行scheduleRenewalThresholdUpdateTask(),這個調度任務默認是每15分鐘執行一次的,來看下源代碼:

private void updateRenewalThreshold() {
    try {
        // count爲註冊表中服務實例的個數
        // 將自己作爲eureka client,從其他eureka server拉取註冊表
        // 合併到自己本地去 將從別的eureka server拉取到的服務實例的數量作爲count
        Applications apps = eurekaClient.getApplications();
        int count = 0;
        for (Application app : apps.getRegisteredApplications()) {
            for (InstanceInfo instance : app.getInstances()) {
                if (this.isRegisterable(instance)) {
                    ++count;
                }
            }
        }
        synchronized (lock) {
            // Update threshold only if the threshold is greater than the
            // current expected threshold of if the self preservation is disabled.
            // 這裏也是存在bug的,master分支已經修復
            // 一分鐘服務實例心跳個數(其他eureka server拉取的服務實例個數 * 2) > 自己本身一分鐘所有服務實例實際心跳次數 * 0.85(閾值)
            // 這裏主要是跟其他的eureka server去做一下同步
            if ((count * 2) > (serverConfig.getRenewalPercentThreshold() * numberOfRenewsPerMinThreshold)
                    || (!this.isSelfPreservationModeEnabled())) {
                this.expectedNumberOfRenewsPerMin = count * 2;
                this.numberOfRenewsPerMinThreshold = (int) ((count * 2) * serverConfig.getRenewalPercentThreshold());
            }
        }
        logger.info("Current renewal threshold is : {}", numberOfRenewsPerMinThreshold);
    } catch (Throwable e) {
        logger.error("Cannot update renewal threshold", e);
    }
}

這裏需要注意一點,爲何上面說eurekaClient.getApplications()是從別的註冊中心獲取註冊表實例信息,因爲一個eurekaServer對於其他註冊中心來說也是一個eurekaClient。

這裏註釋已經寫得很清晰了,就不再多囉嗦了。

註冊中心Dashboard顯示自我保護頁面實現

還是自己先找到對應jsp看看具體代碼實現:

image.png

這裏主要是看:registry.isBelowRenewThresold()邏輯。

PeerAwareInstanceRegistryImpl.isBelowRenewThresold() :

public int isBelowRenewThresold() {
    if ((getNumOfRenewsInLastMin() <= numberOfRenewsPerMinThreshold)
            &&
            ((this.startupTime > 0) && (System.currentTimeMillis() > this.startupTime + (serverConfig.getWaitTimeInMsWhenSyncEmpty())))) {
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

這裏的意思就是 上一分鐘服務實例實際總心跳個數 <= 一分鐘期望的總心跳實例 * 85%,而且判斷 Eureka-Server 是否允許被 Eureka-Client 獲取註冊信息。如果都滿足的話就會返回1,當前警告信息就會在dashbord上顯示自我保護的提示了。

這裏面注意一下配置:
#getWaitTimeInMsWhenSyncEmpty() :Eureka-Server 啓動時,從遠程 Eureka-Server 讀取不到註冊信息時,多長時間不允許 Eureka-Client 訪問,默認是5分鐘

自我保護機制bug彙總

  1. expectedNumberOfRenewsPerMin計算方式
this.expectedNumberOfRenewsPerMin = count * 2;
// numberOfRenewsPerMinThreshold = count * 2 * 0.85 = 34 期望一分鐘 20個服務實例,得有34個心跳
this.numberOfRenewsPerMinThreshold =
        (int) (this.expectedNumberOfRenewsPerMin * serverConfig.getRenewalPercentThreshold());

這裏爲何要使用count * 2?count是註冊表中所有的註冊實例的數量,因爲作者以爲用戶不會修改默認續約時間(30s), 所以理想的認爲這裏應該乘以2就是一分鐘得心跳總數了。

好在看了master 分支此問題已經修復。如下圖:
image.png

image.png

  1. 同理 服務註冊、服務下線 都是將

註冊:expectedNumberOfRenewsPerMin+2
下線:expectedNumberOfRenewsPerMin-2

image.png

master分支也給予修復,圖片如下:
服務註冊:
image.png

服務下線:
image.png

  1. evict()方法爲何不更新expectedNumberOfRenewsPerMin 按常理來說這裏也應該進行 -2操作的,實際上並沒有更新,於是看了下master分支源碼仍然沒有更新,於是早上我便在netflix eureka git
    上提了一個isssue:(我蹩腳的英語大家就不要吐槽了,哈哈哈)

地址爲:Where to update the "expectedNumberOfClientsSendingRenews" when we evict a instance?
疑問:
image.png

搜索了github 發現也有人在2017年就遇到了這個問題,從最後一個回答來看這個問題依然沒有解決:

Eureka seems to do not recalculate numberOfRenewsPerMinThreshold during evicting expired leases

image.png

翻譯如下:
image.png

總結

一張圖代爲總結一下:

08_註冊中心自我保護機制原理流程圖.png

申明

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