图文详述Eureka的缓存机制/三级缓存

图文详述Eureka的缓存机制/三级缓存

前言

1、为什么说Eureka是CAP理论中的AP？

从CAP理论看，Eureka是一个AP系统，其优先保证可用性(A)和分区容错性§，不保证强一致性©，但能做到最终一致性。

因为只要集群中​​任意一个实例不​​出现问题，Eureka服务就是可用的；即Eureka Client 在向某个 Eureka Server 注册时，如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点；另外Eureka集群中没有主从的概念，各个节点都是平等的，节点间采用Replicate异步的方式来同步数据；

也正因为Eureka 本身不保证数据的强一致性，所以在架构又设计了很多缓存。

2、为什么要设计那么多缓存（三级缓存）？

这个和MySQL用主从做读写分离很相似，数据库层面的读写分离是为了分摊主数据库的读压力；而Eureka的三级缓存也是为了做读写分离，使写操作不阻塞读操作。

因为在​​写​​的时候，线程会持有ConcurrentHashmap相应Hash桶节点对象的锁，阻塞同一个Hash桶的其他读线程。这样可以有效的降低读写并发，避免读写读写争抢资源所带来的压力。

那么加了那么多缓存，如何保证缓存数据的最终一致性？

我们下面就详细聊一下Eureka是如何做的。

缓存机制

Eureka Server中有三个变量用来保存服务注册信息，分别是：​​registry​​​、​​readWriteCacheMap​​​、​​readOnlyCacheMap​​；默认情况下定时任务每30s将二级缓存readWriteCacheMap同步至三级缓存readOnlyCacheMap；

1、Eureka Server每60s清理超过90s * 2（官方彩蛋）未续约的节点； 2、Eureka Client每30s从readOnlyCacheMap更新服务注册信息； 3、UI界面则从registry获取最新的服务注册信息。

1、三级缓存分别是什么？

二级缓存又称读写缓存、三级缓存又称只读缓存；

1）Eureka Server缓存相关配置

2、缓存之间的数据同步

​​AbstractInstanceRegistry​​​类中的​​registry​​​字段为注册表、并与保存一级缓存（实时最新数据）；​​ResponseCacheImpl​​​类中的​​readWriteCacheMap​​​字段和​​readOnlyCacheMap​​字段分别表示二级缓存和三级缓存；下面我们就围绕这两个类、三个字段的数据同步展开讨论。

1）注册一个服务实例

Eureka Server中做的操作：

向注册表registry中写入服务实例信息，并使得二级缓存失效；

Eureka client第一次向Eureka Server注册服务或者发送心跳续约时，会进去到Eureka Serve中​​ApplicationResource#addInstance()​​方法中：

最终进入到​​AbstractInstanceRegistry#register()​​​方法中，往其​​registry​​字段中添加服务注册信息：

这里以服务注册为例，我们知道了registry的数据来源；注意，在做服务注册的最后会将二级缓存清空/失效；

下面我们接着来看一下Eureka的二级缓存和三级缓存是如何运作的？

2）二级/三级缓存什么时候初始化？

Eureka Server启动的时候会根据SpringBoot自动装配的特性，初始化​​EurekaServerContext​​​接口的实现类​​DefaultEurekaServerContext​​​；在​​DefaultEurekaServerContext​​​初始化时会执行构造器后置逻辑​​initialize()​​，其中会初始化注册中心；

接着进入到​​PeerAwareInstanceRegistry​​​接口的实现类​​PeerAwareInstanceRegistryImpl​​​#init()方法中，其中会通过调用​​initializedResponseCache()​​方法初始化二级/三级缓存；

3）二级/三级缓存初始化都做了什么？

这里可以看到initializedResponseCache()方法中直接new了一个​​ResponseCacheImpl​​类；

我们接着进入到ResponseCacheImpl类中，看一下它的构造函数：

总的来说，在初始化ResponseCacheImpl类时：

会设置初始化二级缓存​​readWriteCacheMap​​（过期时间180s），设置二级缓存往三级缓存​​readOnlyCacheMap​​同步的时间间隔（默认30s）。设置是否使用三级缓存（默认使用），如果使用则启动一个定时任务，默认每隔30s从二级缓存中同步数据到三级缓存（只更新三级缓存中已存在的key）；

4、发现/寻找一个服务

针对Eureka Client和UI界面，他们读取的服务注册信息的方式略有不同：

针对Eureka Client：

1、如果使用只读缓存（三级缓存）<默认使用>，则先从只读缓存中获取；如果获取不到，则从读写缓存（二级缓存）中获取，并将数据缓存到只读缓存； 2、不使用只读缓存，则直接从读写缓存中获取；如果获取不到则触发guava的回调函数从注册表registry中同步数据（即从一级缓存 – 注册表registry中取）

而对于UI界面，则是实时从一级缓存（注册表registry）中取。

对于Eureka Client无论是获取一个Application的信息（入口为​​ApplicationResource#getApplication()​​​）还是获取所有Application的信息（入口为​​ApplicationsResource#getContainers()​​）都会进入到ResponseCacheImple#get(Key key)方法，然后进过此路径《get(key, shouldUseReadOnlyResponseCache) --> getValue(final Key key, boolean useReadOnlyCache)》最终走到真正从缓存中读取数据的逻辑：

总结

1、Eureka Server 在接收Eureka Client注册的时候，会将读写缓存（二级缓存）清空； 2、Eureka Server启动时会做两件事：会初始化读写缓存（​​二级缓存​​），从注册表registry（一级缓存）中实时加载数据，默认180s过期；判定是否使用只读缓存（三级缓存），默认开启；如果使用则开启一个定时任务，默认每30s做一次读写缓存到只读缓存的数据同步；3、Eureka Client获取服务信息时，默认先从只读缓存获取；获取不到再从读写缓存中获取，并将数据缓存到只读缓存；获取不到，再触发guava的回调函数从注册表中同步（即从一级缓存 – 注册表registry中取）。

1、多级缓存带来的好处？

尽可能的避免服务注册出现频繁的读写冲突，写阻塞读；提高Eureka Server服务的读写性能。

面对频繁读写资源争抢、写阻塞读等情况，我可以考虑借鉴Eureka的多级缓存方案做读写分离。

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