Nacos服务注册与发现的原理

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近日学习到微服务相关技术,此文章仅用于记录学习笔记。

通过服务的远程调用可以实现不同服务之间的通信,但如果服务的调用比较多,为了应对这种大应用的情况需要搭建多种实例。如图:

image.png

此时,cart-service可以调用多个item-service服务,每个item-service的实例其IP或端口不同,问题来了:

  • item-service这么多实例,cart-service如何知道每一个实例的地址?
  • http请求要写url地址,cart-service服务到底该调用哪个实例呢?
  • 如果在运行过程中,某一个item-service实例宕机,cart-service依然在调用该怎么办?
  • 如果并发太高,item-service临时多部署了N台实例,cart-service如何知道新实例的地址?

注册中心

在微服务远程调用的过程中,包括两个角色:

  • 服务提供者:提供接口供其它微服务访问,比如item-service

  • 服务消费者:调用其它微服务提供的接口,比如cart-service

在大型微服务项目中,服务提供者的数量会非常多,为了管理这些服务就引入了注册中心的概念。注册中心、服务提供者、服务消费者三者间关系如下:

image.png

流程如下:

  • 服务启动时就会注册自己的服务信息(服务名、IP、端口)到注册中心
  • 调用者可以从注册中心订阅想要的服务,获取服务对应的实例列表(1个服务可能多实例部署)
  • 调用者自己对实例列表负载均衡,挑选一个实例
  • 调用者向该实例发起远程调用

当服务提供者的实例宕机或者启动新实例时,调用者如何得知呢?

  • 服务提供者会定期向注册中心发送请求,报告自己的健康状态(心跳请求)
  • 当注册中心长时间收不到提供者的心跳时,会认为该实例宕机,将其从服务的实例列表中剔除
  • 当服务有新实例启动时,会发送注册服务请求,其信息会被记录在注册中心的服务实例列表
  • 当注册中心服务列表变更时,会主动通知微服务,更新本地服务列表

总的来说,注册中心是一个组件,它能够帮助我们管理服务。

每一个服务既是服务提供者又是服务调用者, 服务启动时就会注册自己的服务信息(服务名、IP、端口)到注册中心。注册成功之后注册中心会帮助管理服务。

调用者会向注册中心调用服务,将服务信息缓存到本地,然后基于负载均衡的策略挑选一台服务,然后再对提供者发起远程调用。

对于心跳检测。心跳检测是用于排除失效的 服务会自动上报心跳,注册中心会根据上报标记成健康实例。如果长时间不上报,注册中心会主动询问服务,如果仍然无法上报心跳,注册中心就将该实例标记为不健康的实例。

image.png

服务注册

nacos服务注册分为三步:引入依赖、配置文件、注解

1.添加依赖

        <!--nacos 服务注册发现-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>

2.配置Nacos文件

spring:
  application:
    name: item-service  #注册到Nacos的服务名,不写会报错
  cloud:
    nacos:
      discovery: #服务注册
        server-addr: localhost:8848

3.注解【可不写】

@EnableDiscoveryClient  //开启服务发现,可以不打

4.启动服务实例

正常启动启动类即可

image.png

一个服务多个实例的情况

为了测试一个服务多个实例的情况,我们再配置一个item-service的部署实例:

第一步: 编辑Configurations,进入启动类的配置界面

image.png

第二步: 复制启动类,然后点击右侧Modify options配置启动项

image.png 点击ADD配置启动项

image.png

第三步: 配置端口号

image.png

第四部: 重启item-service的两个实例,然后访问Nacos控制台。

image.png


服务发现

服务的消费者要去nacos订阅服务,这个过程就是服务发现,步骤如下:

  • 引入依赖
  • 配置Nacos地址
  • 发现并调用服务

1.引入依赖

服务发现除了要引入nacos依赖以外,由于还需要负载均衡,因此要引入SpringCloud提供的LoadBalancer依赖。

我们在cart-service中的pom.xml中添加下面的依赖:

<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

可以发现,这里Nacos的依赖于服务注册时一致,这个依赖中同时包含了服务注册和发现的功能。因为任何一个微服务都可以调用别人,也可以被别人调用,即可以是调用者,也可以是提供者。

因此,等一会儿cart-service启动,同样会注册到Nacos

2.配置Nacos地址

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101:8848

3.发现并调用服务

如何做服务发现呢?

在远程调用的地方注入一个对象这个对象就叫服务发现。

服务发现需要用到一个工具,DiscoveryClient,SpringCloud已经帮我们自动装配,我们可以直接注入使用:

@Service
@RequiredArgsConstructor    #构造器注入注解,可以让对象以private final形式注入
@RefreshScope
public class CartServiceImpl extends ServiceImpl<CartMapper, Cart> implements ICartService {
​
    //private final IItemService itemService;
    private final DiscoveryClient discoveryClient;
    
    ...
}

接下来,服务调用者cart-service就可以去订阅item-service服务了。不过item-service有多个实例,而真正发起调用时只需要知道一个实例的地址。

因此,服务调用者必须利用负载均衡的算法,从多个实例中挑选一个去访问。常见的负载均衡算法有:

  • 随机
  • 轮询
  • IP的hash
  • 最近最少访问
  • ...

这里我们可以选择最简单的随机负载均衡。

image.png