▌文章的主要内容包括：
- 服务注册/发现
- 服务注册表
- 健康检查
在上一篇文章的开始，我们提到解决微服务架构中的通信问题，基本只要解决下面三个问题：
- 服务网络通信能力
- 服务间的数据交互格式
- 服务间如何相互发现与调用
网络的互通保证了服务之间是可以通信的，通过对JSON 的序列化和反序列化来实现网络请求中的数据交互。Choerodon 的 API 网关则统一了所有来自客户端的请求，并将请求路由到具体的后端服务上。然而这里就会有一个疑问，API 网关是如何与后端服务保持通信的，后端服务之间又是如何来进行通信的？当然我们能想到最简单的方式就是通过 URL + 端口的形式直接访问（例如：http://127.0.0.1:8080/v1/hello）。
在实际的生产中，我们认为这种方式应该是被避免的。因为 Choerodon 的每个服务实例都部署在K8S的不同 pod中，每一个服务实例的 IP 地址和端口都可以改变。同时服务间相互调用的接口地址如何管理，服务本身集群化后又是如何进行负载均衡。这些都是我们需要考虑的。
为了解决这个问题，自然就想到了微服务架构中的注册中心。一个注册中心应该包含下面几个部分：
- 服务注册/发现：服务注册是微服务启动时，将自己的信息注册到注册中心的过程。服务发现是注册中心监听所有可用微服务，查询列表及其网络地址。
- 服务注册表：用来纪录各个微服务的信息。
- 服务检查：注册中心使用一定的机制定时检测已注册的服务，如果发现某实例长时间无法访问，就会从服务注册表中移除该实例。
Choerodon 中服务注册的过程如下图所示：
服务注册/发现
当我们通过接口去调用其他服务时，调用方则需要知道对应服务实例的 IP 地址和端口。对于传统的应用而言，服务实例的网络地址是相对不变的，这样可以通过固定的配置文件来读取网络地址，很容易地使用 HTTP/REST 调用另一个服务的接口。
但是在微服务架构中，服务实例的网络地址是动态分配的。而且当服务进行自动扩展，更新等操作时，服务实例的网络地址则会经常变化。这样我们的客户端则需要一套精确地服务发现机制。
Eureka 是 Netflix 开源的服务发现组件，本身是一个基于REST的服务。它包含 Server 和 Client 两部分。
Eureka Server 用作服务注册服务器，提供服务发现的能力，当一个服务实例被启动时，会向 Eureka Server 注册自己的信息（例如IP、端口、微服务名称等）。这些信息会被写到注册表上；当服务实例终止时，再从注册表中删除。这个服务实例的注册表通过心跳机制动态刷新。这个过程就是服务注册，当服务实例注册到注册中心以后，也就相当于注册中心发现了服务实例，完成了服务注册/发现的过程。
阅读 Spring Cloud Eureka 的源码可以看到，在eureka-client-1.6.2.jar 的包中，com.netflix.discovery. DiscoveryClient 启动的时候，会初始化一个定时任务，定时的把本地的服务配置信息，即需要注册到远端的服务信息自动刷新到注册服务器上。该类包含了Eureka Client 向 Eureka Server 注册的相关方法。
在 DiscoveryClient 类有一个服务注册的方法 register()，该方法是通过 HTTP 请求向Eureka Server 注册。其代码如下：
boolean register() throws Throwable {
logger.info(PREFIX + appPathIdentifier + ": registering service...");
EurekaHttpResponse<Void> httpResponse;
try {
httpResponse = eurekaTransport.registrationClient.register(instanceInfo);
} catch (Exception e) {
logger.warn("{} - registration failed {}", PREFIX + appPathIdentifier, e.getMessage(), e);
throw e;
}
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("{} - registration status: {}", PREFIX + appPathIdentifier, httpResponse.getStatusCode());
}
return httpResponse.getStatusCode() == 204;
}
对于 Choerodon 而言，客户端依旧采用 Eureka Client，而服务端采用 GoLang 编写，结合 K8S，通过主动监听 K8S 下 pod 的启停，发现服务实例上线，Eureka Client 则通过 HTTP 请求获取注册表，来实现服务注册/发现过程。
注册中心启动时，会构造一个podController，用来监听pod 的生命周期。代码如下：
func Run(s *options.ServerRunOptions, stopCh <-chan struct{}) error {
... ...
podController := controller.NewController(kubeClient, kubeInformerFactory, appRepo)
go kubeInformerFactory.Start(stopCh)
go podController.Run(instance, stopCh, lockSingle)
return registerServer.PrepareRun().Run(appRepo, stopCh)
}
在github.com/choerodon/go-register-server/controller/controller.go 中定义了 Controller，提供了 Run() 方法，该方法会启动两个进程，用来监听环境变量 REGISTER_SERVICE_NAMESPACE 中配置的对应 namespace 中的pod，然后在pod 启动时，将 pod 信息转化为自定义的服务注册信息，存储起来。在 pod 下线时，从存储中删除服务信息。其代码如下：
func (c *Controller) syncHandler(key string, instance chan apps.Instance, lockSingle apps.RefArray) (bool, error) {
namespace, name, err := cache.SplitMetaNamespaceKey(key)
if err != nil {
runtime.HandleError(fmt.Errorf("invalid resource key: %s", key))
return true, nil
}
pod, err := c.podsLister.Pods(namespace).Get(name)
if err != nil {
if errors.IsNotFound(err) {
if ins := c.appRepo.DeleteInstance(key); ins != nil {
ins.Status = apps.DOWN
if lockSingle[0] > 0 {
glog.Info("create down event for ", key)
instance <- *ins
}
}
runtime.HandleError(fmt.Errorf("pod '%s' in work queue no longer exists", key))
return true, nil
}
return false, err
}
_, isContainServiceLabel := pod.Labels[ChoerodonServiceLabel]
_, isContainVersionLabel := pod.Labels[ChoerodonVersionLabel]
_, isContainPortLabel := pod.Labels[ChoerodonPortLabel]
if !isContainServiceLabel || !isContainVersionLabel || !isContainPortLabel {
return true, nil
}
if pod.Status.ContainerStatuses == nil {
return true, nil
}
if container := pod.Status.ContainerStatuses[0]; container.Ready && container.State.Running != nil && len(pod.Spec.Containers) > 0 {
if in := convertor.ConvertPod2Instance(pod); c.appRepo.Register(in, key) {
ins := *in
ins.Status = apps.UP
if lockSingle[0] > 0 {
glog.Info("create up event for ", key)
instance <- ins
}
}
} else {
if ins := c.appRepo.DeleteInstance(key); ins != nil {
ins.Status = apps.DOWN
if lockSingle[0] > 0 {
glog.Info("create down event for ", key)
instance <- *ins
}
}
}
return true, nil
}
github.com/choerodon/go-register-server/eureka/repository/repository 中的 ApplicationRepository 提供了 Register() 方法，该方法手动将服务的信息作为注册表存储在注册中心中。
func (appRepo *ApplicationRepository) Register(instance *apps.Instance, key string) bool {
if _, ok := appRepo.namespaceStore.Load(key); ok {
return false
} else {
appRepo.namespaceStore.Store(key, instance.InstanceId)
}
appRepo.instanceStore.Store(instance.InstanceId, instance)
return true
}
通过上面的代码我们可以了解到Choerodon 注册中心是如何实现服务注册的。有了注册中心后，下面我们来介绍下服务发现中的服务注册表。
服务注册表
在微服务架构中，服务注册表是一个很关键的系统组件。当服务向注册中心的其他服务发出请求时，请求调用方需要获取注册中心的服务实例，知道所有服务实例的请求地址。
Choerodon 沿用 Spring Cloud Eureka 的模式，由注册中心保存服务注册表，同时客户端缓存一份服务注册表，每经过一段时间去注册中心拉取最新的注册表。
在github.com/choerodon/go-register-server/eureka/apps/types 中定义了Instance 对象，声明了一个微服务实例包含的字段。代码如下：
type Instance struct {
InstanceId string `xml:"instanceId" json:"instanceId"`
HostName string `xml:"hostName" json:"hostName"`
App string `xml:"app" json:"app"`
IPAddr string `xml:"ipAddr" json:"ipAddr"`
Status StatusType `xml:"status" json:"status"`
OverriddenStatus StatusType `xml:"overriddenstatus" json:"overriddenstatus"`
Port Port `xml:"port" json:"port"`
SecurePort Port `xml:"securePort" json:"securePort"`
CountryId uint64 `xml:"countryId" json:"countryId"`
DataCenterInfo DataCenterInfo `xml:"dataCenterInfo" json:"dataCenterInfo"`
LeaseInfo LeaseInfo `xml:"leaseInfo" json:"leaseInfo"`
Metadata map[string]string `xml:"metadata" json:"metadata"`
HomePageUrl string `xml:"homePageUrl" json:"homePageUrl"`
StatusPageUrl string `xml:"statusPageUrl" json:"statusPageUrl"`
HealthCheckUrl string `xml:"healthCheckUrl" json:"healthCheckUrl"`
VipAddress string `xml:"vipAddress" json:"vipAddress"`
SecureVipAddress string `xml:"secureVipAddress" json:"secureVipAddress"`
IsCoordinatingDiscoveryServer bool `xml:"isCoordinatingDiscoveryServer" json:"isCoordinatingDiscoveryServer"`
LastUpdatedTimestamp uint64 `xml:"lastUpdatedTimestamp" json:"lastUpdatedTimestamp"`
LastDirtyTimestamp uint64 `xml:"lastDirtyTimestamp" json:"lastDirtyTimestamp"`
ActionType string `xml:"actionType" json:"actionType"`
}
客户端可以通过访问注册中心的/eureka/apps 接口获取对应的注册表信息。如下所示：
{
"name": "iam-service",
"instance": [
{
"instanceId": "10.233.73.39:iam-service:8030",
"hostName": "10.233.73.39",
"app": "iam-service",
"ipAddr": "10.233.73.39",
"status": "UP",
"overriddenstatus": "UNKNOWN",
"port": {
"@enabled": true,
"$": 8030
},
"securePort": {
"@enabled": false,
"$": 443
},
"countryId": 8,
"dataCenterInfo": {
"name": "MyOwn",
"@class": "com.netflix.appinfo.InstanceInfo$DefaultDataCenterInfo"
},
"leaseInfo": {
"renewalIntervalInSecs": 10,
"durationInSecs": 90,
"registrationTimestamp": 1542002980,
"lastRenewalTimestamp": 1542002980,
"evictionTimestamp": 0,
"serviceUpTimestamp": 1542002980
},
"metadata": {
"VERSION": "2018.11.12-113155-master"
},
"homePageUrl": "http://10.233.73.39:8030/",
"statusPageUrl": "http://10.233.73.39:8031/info",
"healthCheckUrl": "http://10.233.73.39:8031/health",
"vipAddress": "iam-service",
"secureVipAddress": "iam-service",
"isCoordinatingDiscoveryServer": true,
"lastUpdatedTimestamp": 1542002980,
"lastDirtyTimestamp": 1542002980,
"actionType": "ADDED"
}
]
}
我们可以在服务注册表中获取到所有服务的 IP 地址、端口以及服务的其他信息，通过这些信息，服务直接就可以通过 HTTP 来进行访问。有了注册中心和注册表之后，我们的注册中心又是如何来确保服务是健康可用的，则需要通过健康检查机制来实现。
健康检查
在我们提供了注册中心以及服务注册表之后，我们还需要确保我们的服务注册表中的信息，与服务实际的运行状态保持一致，需要提供一种机制来保证服务自身是可被访问的。在Choerodon微服务架构中处理此问题的方法是提供一个健康检查的端点。当我们通过HTTP 进行访问时，如果能够正常访问，则应该回复HTTP 状态码200，表示健康。
Spring Boot 提供了默认的健康检查端口。需要添加spring-boot-starter-actuator 依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
访问/health 端点后，则会返回如下类似的信息表示服务的状态。可以看到 HealthEndPoint 给我们提供默认的监控结果，包含磁盘检测和数据库检测等其他信息。
{
"status": "UP",
"diskSpace": {
"status": "UP",
"total": 398458875904,
"free": 315106918400,
"threshold": 10485760
},
"db": {
"status": "UP",
"database": "MySQL",
"hello": 1
}
}
K8S通过，/health通过K8S通过，/health未通过K8S未通过，/health通过
第一种情况，当两种都通过的话，服务是可以被访问的。
第二种情况，K8S 认为服务是正常运行的，但注册中心认为服务是不健康的，注册表中不会记录该服务，这样其他服务则不能获取该服务的注册信息，也就不会通过接口进行服务调用。则服务间不能正常访问。如下图所示。
第三种情况，服务通过心跳告知注册中心自己是可用的，但是可能因为网络的原因，K8S 将 pod 标识为不可访问，这样当其他服务来请求该服务时，则不可以访问。这种情况下服务间也是不能正常访问的。如下图所示。
同时，当我们配置了管理端口之后，该端点则需要通过管理端口进行访问。可以在配置文件中添加如下配置来修改管理端口。
management.port: 8081
但是在这种情况下，会使我们的健康检查变得更加复杂，健康检查并不能获取服务真正的健康状态。
在这种情况下，Choerodon 使用 K8S 来监听服务的健康端口，同时需要保证服务的端口与管理端口都能被正常访问，才算通过健康检查。可以在部署的 deploy 文件中添加readinessProbe 参数。
apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
containers:
readinessProbe:
exec:
command:
- /bin/sh
- -c
- curl -s localhost:8081/health --fail && nc -z localhost 8080
failureThreshold: 3
initialDelaySeconds: 60
periodSeconds: 10
successThreshold: 1
timeoutSeconds: 10
这样，当我们的服务启动之后，才会被注册中心正常的识别。当服务状态异常时，也可以尽快的从注册表中移除。
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