Spring Cloud之极端续租间隔时间的影响
原创
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本文基于某环境一个真实Case，它配置了非常极端的续租间隔时间。虽然知道服务注册的基本知识，但未深入了解过，正好基于这个Case学习下。
问题现象
先简述下问题现象。
- 日志中大约以几秒一次的频率循环出现 TimedSupervisorTask 67 task supervisor timed out
- 摘除流量后，Eden区约800M，Minor GC频率约 4分钟/次，GC后对象基本全部回收，Old区基本未增长
错误日志如下图：
续租机制
heartbeat
在Spring Cloud中，各服务以heartbeat方式向Eureka Server续租以表明自己仍然存活。下面是两个续租相关配置。
- eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds：续租(心跳)频率，服务定期向Server续租(即表明自己仍然存活，不要把自己剔除掉)
- eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds：租约有效期，在该时间内若client未更新租约，将剔除client
续租频率默认30s，租约有效期默认90秒，即 client有3次重试机会。
###续租源码
com.netflix.discovery.DiscoveryClient 启动过程中，会以固定频率向Eureka Server续租。
贴纯代码很不友好，画了个简图，再结合代码解释下。
TimedSupervisorTask 和 HeartbeatThread 都实现了Runnable接口
续租很简单，用了JUC的线程池，首先用 scheduler 管理 TimedSupervisorTask，然后 TimedSupervisorTask利用 executor 来submit心跳线程 HeartbeatThread，心跳线程以 HTTP请求 的方式向Eureka Server续租。
若HeartbeatThread执行超时，则进入 超时处理逻辑：即过一小会再执行心跳线程。
到底过多久再执行？延迟时间*2。延时时间初始值就是续租间隔时间(renewalIntervalInSecs)。 假设renewalIntervalInSecs设置为10秒，那第一次超时后将等待20秒再尝试续约，第二次超时后将等待40秒再尝试续约，以此类推。若续约成功，延迟时间将恢复为renewalIntervalInSecs。
了解以上逻辑后，再反向看源码。
HeartbeatThread是DiscoveryClient的内部类，向Eureka Server发送HTTP请求进行续约。
private class HeartbeatThread implements Runnable {
public void run() {
if (renew()) {
lastSuccessfulHeartbeatTimestamp = System.currentTimeMillis();
}
}
// 伪代码,有删减
boolean renew() {
try {
httpResponse = sendHeartBeat(应用名, 应用ID, 应用info); // HTTP请求
if (httpResponse.getStatusCode() == 404) {
return register();
}
return httpResponse.getStatusCode() == 200;
} catch (Throwable e) {
return false;
}
}
}schedule TimedSupervisorTask来监控HeartbeatThread，如果超时则执行超时处理逻辑；没超时则由HeartbeatThread正常处理即可。
// Heartbeat timer
scheduler.schedule(
new TimedSupervisorTask(
"heartbeat",
scheduler,
heartbeatExecutor,
renewalIntervalInSecs,
TimeUnit.SECONDS,
expBackOffBound,
new HeartbeatThread()
),
renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);TimedSupervisorTask这个任务代码如下，主要看下超时处理和finally中的重新schedule(有较大删减，仅保留必要代码)。
public class TimedSupervisorTask extends TimerTask {
public TimedSupervisorTask(...) {
this.scheduler = scheduler;
this.executor = executor;
this.timeoutMillis = timeUnit.toMillis(timeout);
this.task = task; //就是HeartbeatThread
this.delay = new AtomicLong(timeoutMillis); // 延时时间
this.maxDelay = timeoutMillis * expBackOffBound;
}
public void run() {
Future future = null;
try {
future = executor.submit(task);
// 完成心跳或超时
future.get(timeoutMillis, TimeUnit.MILLISECONDS);
delay.set(timeoutMillis);
} catch (TimeoutException e) {
logger.error("task supervisor timed out", e);
long currentDelay = delay.get();
long newDelay = Math.min(maxDelay, currentDelay * 2);
// 延时时间加倍
delay.compareAndSet(currentDelay, newDelay);
} finally {
if (!scheduler.isShutdown()) {
// 重新schedule心跳任务
scheduler.schedule(this, delay.get(), TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
}heartbeatExecutor是JUC中的Executor，不特别介绍。
ThreadPoolExecutor heartbeatExecutor = new ThreadPoolExecutor(
1, clientConfig.getHeartbeatExecutorThreadPoolSize(), 0, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>(),
new ThreadFactoryBuilder()
.setNameFormat("DiscoveryClient-HeartbeatExecutor-%d")
.setDaemon(true)
.build()scheduler这个线程池用来管理TimedSupervisorTask。
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(2,
new ThreadFactoryBuilder()
.setNameFormat("DiscoveryClient-%d")
.setDaemon(true)
.build());回归问题
续租配置
现在，我们回归问题现象。先看看问题应用的续租时间(renewalIntervalInSecs)配置：
eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=1是的，就是1秒，不要问我为什么，我也不知道！
现在，至少可以确定：应用在高频续租
为何TimeoutException
TimedSupervisorTask设定的超时时间是？看看时间监控伙计的timeout属性：
public TimedSupervisorTask(String name, ScheduledExecutorService scheduler, ThreadPoolExecutor executor,int timeout, TimeUnit timeUnit, int expBackOffBound, Runnable task) timeout配置是new TimedSupervisorTask()时传进来的，使用的是renewalIntervalInSecs。好了，是一秒！在内网，正常来说1秒也是够的，但因各种情况总是免不了会超时，且HTTP超时时间设置为1秒的也是少之又少。
scheduler.schedule(
new TimedSupervisorTask(
"heartbeat",
scheduler,
heartbeatExecutor,
renewalIntervalInSecs,
TimeUnit.SECONDS,
expBackOffBound,
new HeartbeatThread()
),
renewalIntervalInSecs, TimeUnit.SECONDS);现在，出现 TimeoutException: task supervisor timed out 就比较清楚了。
想本地重现超时异常的话，在续租renew()中加个断点，模拟下超时，就可以抛出该异常。
高频续租对GC的影响
在摘掉应用流量后，800M的Eden区在4分钟内被耗光。一下也找不到原因，在本地创建了Eureka Server和Client两个简单应用，观察Client的内存消耗情况。
为了便于观察，堆内存设置很小，如下：
-Xmx40m -Xms40m -XX:NewRatio=3 -verbosegc -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:/Users/cyj/gcdebug.log接下来做2个对比实验：
1秒1次心跳
# 排除从Eureka Server获取所有实例的影响, 设置为10分钟
eureka.client.registry-fetch-interval-seconds=600
# 1秒一次心跳
eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=1丢弃掉应用启动时的频繁GC，最后三次的 GC如下：
2018-08-28T22:35:25.459-0800: 116.798: [GC (Allocation Failure) ...
2018-08-28T22:37:45.378-0800: 256.719: [GC (Allocation Failure) ...
2018-08-28T22:39:26.500-0800: 357.844: [GC (Allocation Failure) ...平均GC时间约 2分钟/次。
不进行心跳
接下来，将续租间隔、租约时间都设置成10分钟，达到在观察期间不进行心跳的效果。
eureka.client.registry-fetch-interval-seconds=600
eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds=600
eureka.instance.lease-renewal-interval-in-seconds=600丢弃掉应用启动时的频繁GC，最后三次的 GC如下：
2018-08-28T22:39:53.806-0800: 7.546: [Full GC (Ergonomics) ...
2018-08-28T22:49:53.416-0800: 607.167: [GC (Allocation Failure) ...
2018-08-28T22:57:37.248-0800: 1071.009: [GC (Allocation Failure) ...碰巧来了次FullGC，但是不影响数据。平均GC时间接近9分钟/次的样子。
这两次对比实验虽然不是特别合适，但可以说明不合理的心跳时间会加速内存的消耗。
调整问题应用的结果
摘除问题应用的流量后，将续租间隔调整为默认值30秒后，该应用的Minor GC频率从 4分钟/次 降低到 13分钟/次。
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原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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