Spring Cloud 系列之 Netflix Eureka 注册中心

服务注册中心是服务实现服务化管理的核心组件，类似于目录服务的作用，主要用来存储服务信息，譬如提供者 url 串、路由信息等。服务注册中心是微服务架构中最基础的设施之一。

　　在微服务架构流行之前，注册中心就已经开始出现在分布式架构的系统中。比如 Dubbo 是一个在国内比较流行的分布式框架，被大量的中小型互联网公司所采用，它提供了比较完善的服务治理功能，而服务治理的实现主要依靠的就是注册中心。

　　

什么是注册中心

　　

　　注册中心可以说是微服务架构中的“通讯录”，它记录了服务和服务地址的映射关系。在分布式架构中，服务会注册到这里，当服务需要调用其它服务时，就到这里找到服务的地址，进行调用。

　　举个现实生活中的例子，比如说，我们手机中的通讯录的两个使用场景：

当我想给张三打电话时，那我需要在通讯录中按照名字找到张三，然后就可以找到他的手机号拨打电话。—— 服务发现

李四办了手机号并把手机号告诉了我，我把李四的号码存进通讯录，后续，我就可以从通讯录找到他。—— 服务注册

通讯录 —— ？什么角色（提示：服务注册中心）

　　总结：服务注册中心的作用就是服务的注册和服务的发现。

　　

常见的注册中心

　　

• Netflix Eureka
• Alibaba Nacos
• HashiCorp Consul
• Apache ZooKeeper
• CoreOS Etcd
• CNCF CoreDNS

　　

特性	Eureka	Nacos	Consul	Zookeeper
CAP	AP	CP + AP	CP	CP
健康检查	Client Beat	TCP/HTTP/MYSQL/Client Beat	TCP/HTTP/gRPC/Cmd	Keep Alive
雪崩保护	有	有	无	无
自动注销实例	支持	支持	不支持	支持
访问协议	HTTP	HTTP/DNS	HTTP/DNS	TCP
监听支持	支持	支持	支持	支持
多数据中心	支持	支持	支持	不支持
跨注册中心同步	不支持	支持	支持	不支持
SpringCloud集成	支持	支持	支持	支持

　　

CAP 原则与 BASE 理论

　　

CAP 原则

　　

　　

　　CAP 原则又称 CAP 定理，指的是在一个分布式系统中， Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性），三者不可得兼。

　　CAP 由 Eric Brewer 在 2000 年 PODC 会议上提出。该猜想在提出两年后被证明成立，成为我们熟知的 CAP 定理。CAP 三者不可兼得。

特性	定理
Consistency	一致性，也叫做数据原子性，系统在执行某项操作后仍然处于一致的状态。在分布式系统中，更新操作执行成功后所有的用户都应该读到最新的值，这样的系统被认为是具有强一致性的。等同于所有节点访问同一份最新的数据副本。
Availability	可用性，每一个操作总是能够在一定的时间内返回结果，这里需要注意的是"一定时间内"和"返回结果”。一定时间内指的是在可以容忍的范围内返回结果，结果可以是成功或者是失败，且不保证获取的数据为最新数据。
Partition tolerance	分区容错性，分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性和可用性的服务，除非整个网络环境都发生了故障。

　　

取舍策略

　　

　　CAP 三个特性只能满足其中两个，那么取舍的策略就共有三种：

• CA without P：如果不要求P（不允许分区），则C（强一致性）和A（可用性）是可以保证的。但放弃 P 的同时也就意味着放弃了系统的扩展性，也就是分布式节点受限，没办法部署子节点，这是违背分布式系统设计的初衷的。
• CP without A：如果不要求A（可用），相当于每个请求都需要在服务器之间保持强一致，而P（分区）会导致同步时间无限延长（也就是等待数据同步完才能正常访问服务），一旦发生网络故障或者消息丢失等情况，就要牺牲用户的体验，等待所有数据全部一致了之后再让用户访问系统。设计成 CP 的系统其实不少，最典型的就是分布式数据库，如 Redis、HBase 等。对于这些分布式数据库来说，数据的一致性是最基本的要求，因为如果连这个标准都达不到，那么直接采用关系型数据库就好，没必要再浪费资源来部署分布式数据库。
• AP without C：要高可用并允许分区，则需放弃一致性。一旦分区发生，节点之间可能会失去联系，为了高可用，每个节点只能用本地数据提供服务，而这样会导致全局数据的不一致性。典型的应用就如某米的抢购手机场景，可能前几秒你浏览商品的时候页面提示是有库存的，当你选择完商品准备下单的时候，系统提示你下单失败，商品已售完。这其实就是先在 A（可用性）方面保证系统可以正常的服务，然后在数据的一致性方面做了些牺牲，虽然多少会影响一些用户体验，但也不至于造成用户购物流程的严重阻塞。

　　

总结

　　

　　现如今，对于多数大型互联网应用的场景，主机众多、部署分散，而且现在的集群规模越来越大，节点只会越来越多，所以节点故障、网络故障是常态，因此分区容错性也就成为了一个分布式系统必然要面对的问题。那么就只能在 C 和 A 之间进行取舍。但对于传统的项目就可能有所不同，拿银行的转账系统来说，涉及到金钱的对于数据一致性不能做出一丝的让步，C 必须保证，出现网络故障的话，宁可停止服务，可以在 A 和 P 之间做取舍。而互联网非金融项目普遍都是基于 AP 模式。

　　总而言之，没有最好的策略，好的系统应该是根据业务场景来进行架构设计的，只有适合的才是最好的。

　　

BASE 理论

　　

　　CAP 理论已经提出好多年了，难道真的没有办法解决这个问题吗？也许可以做些改变。比如 C 不必使用那么强的一致性，可以先将数据存起来，稍后再更新，实现所谓的 “最终一致性”。

　　这个思路又是一个庞大的问题，同时也引出了第二个理论 BASE 理论。

BASE：全称 Basically Available（基本可用），Soft state（软状态），和 Eventually consistent（最终一致性）三个短语的缩写，来自 ebay 的架构师提出。

　　BASE 理论是对 CAP 中一致性和可用性权衡的结果，其来源于对大型互联网分布式实践的总结，是基于 CAP 定理逐步演化而来的。其核心思想是：

既然无法做到强一致性（Strong consistency），但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性（Eventual consistency）。

　　

Basically Available（基本可用）

　　

　　基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性（例如响应时间、功能上的可用性）。需要注意的是，基本可用绝不等价于系统不可用。

• 响应时间上的损失：正常情况下搜索引擎需要在 0.5 秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障（比如系统部分机房发生断电或断网故障），查询结果的响应时间增加到了 1~2 秒。
• 功能上的损失：购物网站在购物高峰（如双十一）时，为了保护系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面。

　　

Soft state（软状态）

　　

　　什么是软状态呢？相对于原子性而言，要求多个节点的数据副本都是一致的，这是一种 “硬状态”。

　　软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据会有多个副本，允许不同副本数据同步的延时就是软状态的体现。

　　

Eventually consistent（最终一致性）

　　

　　系统不可能一直是软状态，必须有个时间期限。在期限过后，应当保证所有副本保持数据一致性。从而达到数据的最终一致性。这个时间期限取决于网络延时，系统负载，数据复制方案设计等等因素。

　　实际上，不只是分布式系统使用最终一致性，关系型数据库在某个功能上，也是使用最终一致性的，比如备份，数据库的复制都是需要时间的，这个复制过程中，业务读取到的值就是旧值。当然，最终还是达成了数据一致性。这也算是一个最终一致性的经典案例。

　　

总结

　　

　　总的来说，BASE 理论面向的是大型高可用可扩展的分布式系统，和传统事务的 ACID 是相反的，它完全不同于 ACID 的强一致性模型，而是通过牺牲强一致性来获得可用性，并允许数据在一段时间是不一致的。

　　

为什么需要注册中心

　　

　　了解了什么是注册中心，那么我们继续谈谈，为什么需要注册中心。在分布式系统中，我们不仅仅是需要在注册中心找到服务和服务地址的映射关系这么简单，我们还需要考虑更多更复杂的问题：

• 服务注册后，如何被及时发现
• 服务宕机后，如何及时下线
• 服务如何有效的水平扩展
• 服务发现时，如何进行路由
• 服务异常时，如何进行降级
• 注册中心如何实现自身的高可用

　　这些问题的解决都依赖于注册中心。简单看，注册中心的功能有点类似于 DNS 服务器或者负载均衡器，而实际上，注册中心作为微服务的基础组件，可能要更加复杂，也需要更多的灵活性和时效性。所以我们还需要学习更多 Spring Cloud 微服务组件协同完成应用开发。

　　

　　注册中心解决了以下问题：

• 服务管理

• 服务之间的自动发现

• 服务的依赖关系管理

  今天要说的Spring Cloud 系列之 Netflix Eureka 注册中心篇暂时先说这么多，了解更多技术干货，关注公众号【乐字节发送123可了解,我们一起学习吖】，我是哩哩，一个有趣的灵魂！下期见！