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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。
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:
- 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。
- 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)。
- 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。
- 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:
- 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。
- 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:
-
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 -
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。
- 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
- 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:
这里只关注服务的心跳是怎么发送的
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
:
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
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:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-460674.html
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文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-460674.html
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