高并发架构系列：服务注册与发现的来源、实现方式、及优劣势比较

汉无为 2019-01-01

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服务注册与发现的来源

首先，服务注册与发现是来自于微服务架构的产物。

在传统的服务架构中，服务的规模处于运维人员的可控范围内。当部署服务的多个节点时，一般使用静态配置的方式实现服务信息的设定。而在微服务应用中，服务实例的数量和网络地址都是动态变化的，这对系统运维提出了巨大的挑战。

而且服务集群的跨度很大、数量很多（数以百计甚至更多），为保障系统的正常运行，必然需要有一个中心化的组件完成对各个服务的整合，即将分散于各处的服务进行汇总，汇总的信息可以是服务器的名称、地址、数量等，并且这些服务器组件还拥有被监听功能等(服务发现)。

这就是服务注册与发现的来源，在微服务架构中，服务注册与发现组件是必不可少的，常用的服务协调器有：zookeeper，dubbo、ANS、etcd，eureka等。

下面我分别从：服务注册发现主要解决的问题、特点、原理和Zookeeper的实现方式四个维度详细介绍。

高并发架构系列：服务注册与发现的来源、实现方式、及优劣势比较

服务注册与发现主要解决的问题

在一个分布式系统中，服务注册与发现组件主要解决两个问题：服务注册和服务发现。

1.服务注册

服务实例将自身服务信息注册到注册中心。这部分服务信息包括服务所在主机IP和提供服务的Port，以及暴露服务自身状态以及访问协议等信息。

2.服务发现

服务实例请求注册中心获取所依赖服务信息。服务实例通过注册中心，获取到注册到其中的服务实例的信息，通过这些信息去请求它们提供的服务。

除此之外，服务注册与发现需要关注监控服务实例运行状态等问题。

3.监控

微服务应用中，服务处于动态变化的情况，需要一定机制处理无效的服务实例。一般来讲，服务实例与注册中心在注册后通过心跳的方式维系联系，一旦心跳缺少，对应的服务实例会被注册中心剔除。

服务注册与发现的特点

1.高可用

由多个服务节点构成，就算有些节点挂掉也不影响正常运行，避免了单点故障。

2.方便配置

本身是一个分布式，一致性的 k-v 存储系统。提供方启动的时候将自身配置信息向协调器中进行注册，提供方下线的时候向协调器进行反注册。

3.可监控

提供心跳机制，如果对方程序意外挂掉，没有进行反注册，协调器也会超时剔除不可用的提供方。

服务注册与发现的实现比较

我从服务注册发现实现的早期到现在主流的Zookpeer介绍，这样可以更加直观的了解到对应的优劣势，更有利于今后的选型升级。

高并发架构系列：服务注册与发现的来源、实现方式、及优劣势比较

1. DNS(早期)

DNS作为服务注册发现的一种方案，它比较简单。只要在DNS服务上，配置一个DNS名称与IP对应关系即可。定位一个服务只需要连接到DNS服务器上，随机返回一个IP地址即可。由于存在DNS缓存，所以DNS服务器本身不会成为一个瓶颈。

这种基于Pull的方式不能及时获取服务的状态的更新(例如：服务的IP更新等)。

如果服务的提供者出现故障，由于DNS缓存的存在，服务的调用方会仍然将请求转发给出现故障的服务提供方。

2.Dubbo(中期)

Dubbo是阿里巴巴推出的分布式服务框架，致力于解决服务的注册与发现，编排，治理。

优点：

1. 功能全面，易于扩展

2. 支持各种串行化协议(JSON，Hession，java串行化等)

3. 支持各种RPC协议(HTTP，Java RMI，Dubbo自身的RPC协议等)

4. 支持多种负载均衡算法

5. 其他高级特性：服务编排，服务治理，服务监控等

缺点：

1) 只支持Java。

2) 虽然已经开源，但是没有成熟的社区来运营和维护，未来升级可能是个麻烦。

3)重量级的解决方案带来新的复杂性。

3.Zookeeper(首选)

Zookeeper是开源的在Java语言上实现的分布式协调服务，是Hadoop和Hbase的重要组件，提供了数据/发布订阅、负载均衡、分布式同步等功能。

Zookeeper也是基于主从架构，搭建了一个可高扩展的服务集群，其服务架构如下：

高并发架构系列：服务注册与发现的来源、实现方式、及优劣势比较

Leader-Server：Leader负责进行投票的发起和决议，更新系统中的数据状态
Server：Server中存在两种类型：Follower和Observer。其中Follower接受客户端的请求并返回结果(事务请求将转发给Leader处理)，并在选举过程中参与投票；Observer与Follower功能一致，但是不参与投票过程，它的存在是为了提高系统的读取速度
Client：请求发起方，Server和Client之间可以通过长连接的方式进行交互。如发起注册或者请求集群信息等。

Zookeeper作为服务注册与发现的解决方案的优点：

1. 它提供的简单API

2. 已验证：大量互联网公司公司使用它来进行服务注册与发现

3. 支持多语言的客户端

4. 通过Watcher机制实现Push模型，服务注册信息的变更能够及时通知服务消费方。

缺点：

1. 引入新的Zookeeper组件，带来新的复杂性和运维问题

2. 需自己通过它提供的API来实现服务注册与发现逻辑(Java版本等)