注册中心-Nacos

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注册中心本质上是为了解耦 服务提供者 和 服务消费者。对于任何一个微服务,原则上都应存在或者支持多个提供者,这是由微服务的分布式属性决定的。更进一步,为了支持 弹性扩缩容特性,一个微服务的提供者的数量和分布往往是动态变化的,也是无法预先确定的。因此,原本在单体应用阶段常用的静态LB机制就不再适用了,需要引入额外的组件来管理微服务提供者的注册与发现,而这个组件就是服务注册中心。

CPA 理论

CAP理论是分布式架构中重要理论

  • 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
  • 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
  • 分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

具备能力

  • 服务提供者把自己的协议地址注册到Nacos server
  • 服务消费者需要从Nacos Server上去查询服务提供者的地址(根据服务名称)
  • Nacos Server需要感知到服务提供者的上下线的变化
  • 服务消费者需要动态感知到Nacos Server端服务地址的变化

实现原理

nacos实现原理.jpeg

在Nacos 中,服务注册时在服务端本地会通过轮询注册中心集群节点地址进行服务得注册,在注册中心上,即Nacos Server上采用了Map保存实例信息,当然配置了持久化的服务会被保存到数据库中,在服务的调用方,为了保证本地服务实例列表的动态感知,Nacos与其他注册中心不同的是,采用了 Pull/Push同时运作的方式。

四大功能

服务发现与服务健康检查

Nacos 使服务更容易注册,并通过 DNS 或 HTTP 接口发现其他服务,Nacos 还提供服务的实时健康检查,以防止向不健康的主机或服务实例发送请求。

动态配置管理

动态配置服务允许您在所有环境中以集中和动态的方式管理所有服务的配置,Nacos消除了在更新配置时重新部署应用程序,这使配置的更改更加高效和灵活。

动态DNS服务

Nacos提供基于DNS协议的服务发现能力,旨在支持异构语言的服务发现,支持将注册在Nacos上的服务以域名的方式暴露端点,让三方应用方便的查询及

服务和元数据管理

Nacos 能让你从微服务平台建设的视角管理数据中心的所有服务及元数据,包括管理服务的描述、生命周期、服务的静态依赖分析、服务的健康状态、服务的流量管理、路由及安全策略

原理

Nacos原理.jpeg

Nacos注册中心分为server与client,server采用Java编写,为client提供注册发现服务与配置服务。而client可以用多语言实现,client与微服务嵌套在一起,nacos提供sdk和openApi,如果没有sdk也可以根据openApi手动写服务注册与发现和配置拉取的逻辑

注册流程

  1. 服务容器负责启动,加载,运行服务提供者。
  2. 服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务。
  3. 服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需的服务。
  4. 注册中心返回服务提供者地址列表给消费者,如果有变更,注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者。
  5. 服务消费者,从提供者地址列表中,基于软负载均衡算法,选一台提供者进行调用,如果调用失败,再选另一台调用。
  6. 服务消费者和提供者,在内存中累计调用次数和调用时间,定时每分钟发送一次统计数据到监控中心。

Nacos 客户端进行服务注册有两个部分组成,一个是将服务信息注册到服务端,另一个是像服务端发送心跳包,这两个操作都是通过 NamingProxy 和服务端进行数据交互的。

Nacos 客户端进行服务订阅时也有两部分组成,一个是不断从服务端查询可用服务实例的定时任务,另一个是不断从已变服务队列中取出服务并通知 EventListener 持有者的定时任务。

服务领域模型

nacos 的注册发现是一种三层模型:即 服务--集群--实例

Nacos服务领域模型主要分为命名空间、集群、服务。在下图的分级存储模型可以看到,在服务级别,保存了健康检查开关、元数据、路由机制、保护阈值等设置,而集群保存了健康检查模式、元数据、同步机制等数据,实例保存了该实例的ip、端口、权重、健康检查状态、下线状态、元数据、响应时间。

Nacos服务的分级存储模型.jpeg

注册中心原理

注册中心原理.jpeg

服务注册方法:以Java nacos client v1.0.1 为例子,服务注册的策略的是每5秒向nacos server发送一次心跳,心跳带上了服务名,服务ip,服务端口等信息。同时 nacos server也会向client 主动发起健康检查,支持tcp/http检查。如果15秒内无心跳且健康检查失败则认为实例不健康,如果30秒内健康检查失败则剔除实例。

配置中心原理

配置中心原理.jpeg

关键特性

服务发现服务健康监测

Nacos 支持基于 DNS 和基于 RPC 的服务发现。服务提供者使用原生SDK、OpenAPI、或一个独立的Agent TODO注册 Service 后,服务消费者可以使用DNS TODO或HTTP&API查找和发现服务。

Nacos 提供对服务的实时的健康检查,阻止向不健康的主机或服务实例发送请求。Nacos 支持传输层 (PING 或 TCP)和应用层(如 HTTP、MySQL、用户自定义)的健康检查。对于复杂的云环境和网络拓扑环境中(如 VPC、边缘网络等)服务的健康检查,Nacos提供了 agent 上报模式和服务端主动检测2种健康检查模式。Nacos还提供了统一的健康检查仪表盘,帮助您根据健康状态管理服务的可用性及流量。

动态配置服务

动态配置服务可以让您以中心化、外部化和动态化的方式管理所有环境的应用配置和服务配置。

动态配置消除了配置变更时重新部署应用和服务的需要,让配置管理变得更加高效和敏捷。

配置中心化管理让实现无状态服务变得更简单,让服务按需弹性扩展变得更容易。

Nacos 提供了一个简洁易用的UI (控制台样例 Demo) 帮助您管理所有的服务和应用的配置。Nacos 还提供包括配置版本跟踪、金丝雀发布、一键回滚配置以及客户端配置更新状态跟踪在内的一系列开箱即用的配置管理特性,帮助您更安全地在生产环境中管理配置变更和降低配置变更带来的风险。

动态 DNS 服务

动态 DNS 服务支持权重路由,让您更容易地实现中间层负载均衡、更灵活的路由策略、流量控制以及数据中心内网的简单DNS解析服务。动态DNS服务还能让您更容易地实现以DNS 协议为基础的服务发现,以帮助您消除耦合到厂商私有服务发现 API 上的风险。

Nacos 提供了一些简单的 DNS APIs TODO 帮助您管理服务的关联域名和可用的 IP:PORT 列表.服务及其元数据管理 Nacos能让您从微服务平台建设的视角管理数据中心的所有服务及元数据,包括管理服务的描述、生命周期、服务的静态依赖分析、服务的健康状态、服务的流量管理、路由及安全策略、服务的SLA 以及最首要的 metrics 统计数据。