淺析微服務注冊中心的注冊與發現

注冊中心是用來集中管理微服務，實作服務的注冊，發現，檢查等功能，目前比較成熟的注冊中心元件有很多，如Consul，eureka，zookeeper，etcd，nacos，不同元件之間性能，并發，高可用都會有差距。但對于使用者來說基本的功能實作都是透明的。其實如果我們自己開發一套注冊中心也可以，能夠滿足基本的功能即可。

1. 支援IP端口的注冊：注冊中心提供接口将服務釋出者的資訊添加進去。

2. 提供一些其他資訊，如服務名稱，隻注冊IP僅能實作基本功能，如果需要加密或者負載均衡時，如對相同服務下不同節點設定不同權重進行流量配置設定，都需要更加詳細的規則參數來實作。

3. 優雅關閉，服務下線功能是必須的，既然注冊了必須在節點失效的時候及時剔除掉，如果沒有及時下線，會造成大量請求依舊錯誤的通路。注冊中心可以提供關閉接口，而應用程式裡也應在shutdown的時候調用接口來合理進行下線操作。

4. 健康檢查功能，上面的優雅關閉隻是正常情況，當使用者采用kill -9這種粗暴的停止方式，或者網絡不通等異常情況發生，注冊中心需要及時檢查到異常情況的發生。健康檢查也分為很多種。

   1. 用戶端心跳連接配接：用戶端每隔一定時間主動發送“心跳”的方式來向服務端表明自己的服務狀态正常，心跳可以是 TCP 的形式，也可以是 HTTP 的形式。

   2. 保持長連接配接：可以通過維持用戶端和服務端的一個 socket 長連接配接自己實作一個用戶端心跳的方式。

   3. 建立會話：ZooKeeper 并沒有主動的發送心跳，而是依賴了元件本身提供的臨時節點的特性，通過 ZooKeeper 連接配接的 session 來維持臨時節點。

   4. 注冊中心主動探測：調用服務釋出者某個 HTTP 接口來完成健康檢查，例如consul就有這樣的探測機制。

5. 連接配接注冊中心：簡單的方法就是在配置檔案中固定注冊中心IP位址，然而這樣的擴充性會很差，無法支援水準擴容的多機部署，或者寫多台伺服器的位址，類似Kafka從中擷取中繼資料資訊，然後再進行二次連接配接。

6. 服務發現：如果檢視本機釋出和訂閱的服務，注冊中心需要提供了豐富的接口，支援根據應用名、IP、訂閱服務名、釋出服務名，來進行多層次的組合查詢。

7. 服務訂閱（非必需）：服務有節點退出或新的節點加入時，訂閱者如何及時收到通知，這裡便是pull和push的問題，push典型的，例如zookeeper基于socket長連接配接實作notify，還有一種長輪詢的實作，這兩種都有一定的技術難度，通過pull的方式定時輪詢會簡單一些，但需要調整合适的請求時間間隔，頻率越高注冊中心所承受的壓力也越大。

當服務節點數越來越多時，注冊中心的性能會成為瓶頸，這時候就需要通過水準擴容來提升服務注冊中心叢集的性能，對于采用了類 Paxos 協定的強一緻性的元件，由于每次寫操作需要過半的節點确認，水準擴容隻能提升叢集的讀性能，而不能提升叢集的寫性能，因為所有的寫操作都需要leader節點來完成，對于采用最終一緻性的元件來說，水準擴容可以同時提升叢集的寫性能和讀性能，但對實時資料的一緻性不能提供保證。在安全方面，必須在每一次的注冊、釋出、心跳，都帶上鑒權的資訊，防止惡意注冊導緻的資訊洩漏和服務攻擊。

最後，基于以上這些可以實作一個注冊中心的大緻輪廓，而更加進階的功能，如服務高可用和容災，安全問題還需要進一步完善。