服务注册与发现

服务注册与发现是微服务架构中最基础也是最重要的组件之一。它解决了服务消费者如何找到服务提供者的问题，是构建微服务系统的基石。

为什么需要服务注册与发现？

在传统的单体应用中，服务之间通过固定的IP地址和端口进行通信。但在微服务架构中：

1. 服务实例动态变化：服务会动态部署、扩容、缩容，IP地址不固定
2. 负载均衡需求：同一个服务有多个实例，需要动态选择
3. 故障处理：某个实例故障时，需要自动切换到健康实例

传统的服务调用（无服务发现）：
  ┌─────────────┐          ┌─────────────┐
  │  服务A      │  ──────→  │  192.168.1.10:8080  │
  │             │    硬编码  │  (服务B)              │
  └─────────────┘          └─────────────┘

微服务架构（服务注册与发现）：
  ┌─────────────┐          ┌─────────────┐
  │  服务注册中心 │  ←──────│  服务B实例1  │
  │  (Eureka)   │          │  192.168.1.10:8080  │
  │             │  ←──────│  服务B实例2  │
  │             │          │  192.168.1.11:8080  │
  │             │  ──────→│  服务A       │
  └─────────────┘          └─────────────┘

服务注册与发现的工作原理

核心概念

1. 服务注册中心（Service Registry）

   • 充当服务目录的角色
   • 存储所有可用服务的信息
   • 常用组件：Eureka、Nacos、Consul

2. 服务提供者（Service Provider）

   • 启动时向注册中心注册自己的服务
   • 定时发送心跳，证明自己还活着
   • 关闭时向注册中心注销

3. 服务消费者（Service Consumer）

   • 从注册中心获取服务列表
   • 本地缓存服务列表
   • 根据负载均衡策略选择具体实例

服务注册流程

// 服务提供者启动时注册
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient  // 启用Eureka客户端
public class ProviderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProviderApplication.class, args);
    }
}

服务启动时会自动进行以下操作：

1. 读取配置文件中的服务名称和应用端口
2. 连接到 Eureka Server
3. 发送 HTTP 注册请求，包含服务名、IP、端口等信息
4. 定时（默认30秒）发送心跳续约

服务发现流程

// 服务消费者发现服务
@RestController
public class ConsumerController {
    
    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;
    
    @GetMapping("/call")
    public String callService() {
        // 获取服务列表
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient
            .getInstances("user-service");
        
        // 负载均衡选择一个实例
        ServiceInstance instance = instances.get(0);
        
        // 调用服务
        String url = instance.getUri() + "/hello";
        return restTemplate.getForObject(url, String.class);
    }
}

Eureka 服务注册中心

Eureka 是 Netflix 开发的服务注册与发现组件，现在已经成为 Spring Cloud 的核心组件之一。

Eureka 架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        Eureka 集群                               │
│                                                                  │
│   ┌─────────────┐       ┌─────────────┐       ┌─────────────┐│
│   │ Eureka      │       │ Eureka      │       │ Eureka      ││
│   │ Server 1    │◄─────►│ Server 2    │◄─────►│ Server 3    ││
│   │ (主节点)    │ 同步   │ (从节点)    │ 同步   │ (从节点)    ││
│   └─────────────┘       └─────────────┘       └─────────────┘│
│          │                     │                     │         │
└──────────┼─────────────────────┼─────────────────────┼──────────┘
           │                     │                     │
           ▼                     ▼                     ▼
    ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
    │                     服务实例                              │
    │                                                          │
    │  ┌────────────┐  ┌────────────┐  ┌────────────┐         │
    │  │ User       │  │ Order      │  │ Product    │         │
    │  │ Service    │  │ Service    │  │ Service    │         │
    │  │ 实例1,实例2 │  │ 实例1,2,3  │  │ 实例1      │         │
    │  └────────────┘  └────────────┘  └────────────┘         │
    └──────────────────────────────────────────────────────────┘

搭建 Eureka Server

<!-- pom.xml -->
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

# application.yml
server:
  port: 8761

eureka:
  instance:
    hostname: localhost
  client:
    # 不向自己注册
    register-with-eureka: false
    # 不从自己获取服务列表
    fetch-registry: false
  server:
    # 关闭自我保护模式
    enable-self-preservation: false

// 启动类
@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaServerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaServerApplication.class, args);
    }
}

访问 http://localhost:8761 可以看到 Eureka 控制台。

服务提供者注册到 Eureka

<!-- pom.xml -->
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

# application.yml
spring:
  application:
    name: user-service  # 服务名称

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
  instance:
    # 使用IP而不是主机名注册
    prefer-ip-address: true
    # 心跳间隔
    lease-renewal-interval-in-seconds: 10
    # 服务过期时间
    lease-expiration-duration-in-seconds: 30

// 启动类
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient  // 或者 @EnableDiscoveryClient
public class UserServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(UserServiceApplication.class, args);
    }
}

服务消费者从 Eureka 获取服务

# 服务消费者配置
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
    # 每隔30秒拉取一次服务列表
    registry-fetch-interval-seconds: 30

// 使用 Ribbon + RestTemplate
@Configuration
public class RestTemplateConfig {
    
    @Bean
    @LoadBalanced  // 启用负载均衡
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

@RestController
public class OrderController {
    
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    
    @GetMapping("/order/{id}")
    public Order getOrder(@PathVariable Long id) {
        // 直接使用服务名调用，Ribbon会自动进行负载均衡
        String url = "http://user-service/user/" + id;
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
        
        return new Order(id, user);
    }
}

Nacos 服务注册与发现

Nacos 是阿里巴巴开源的服务注册与发现组件，提供了更强大的功能，包括配置管理和服务管理。

Nacos 特点

1. 服务注册与发现：支持临时和非临时实例
2. 配置管理：支持配置的热更新
3. 动态服务监听：支持服务上下线的实时通知
4. 更友好的控制台：提供可视化的管理界面

搭建 Nacos Server

Nacos 可以通过多种方式运行：

# 下载并解压
wget https://github.com/alibaba/nacos/releases/download/2.2.0/nacos-server-2.2.0.tar.gz
tar -xvf nacos-server-2.2.0.tar.gz

# 启动（单机模式）
cd nacos/bin
sh startup.sh -m standalone

访问 http://localhost:8848/nacos（默认用户名/密码：nacos/nacos）

使用 Nacos 进行服务注册

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

spring:
  application:
    name: user-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
        # 命名空间（用于环境隔离）
        namespace: dev
        # 分组
        group: DEFAULT_GROUP

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class UserServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(UserServiceApplication.class, args);
    }
}

Nacos 与 Eureka 对比

特性	Eureka	Nacos
CAP 理论	AP（最终一致）	CP/AP 可切换
配置管理	需要额外组件	内置配置管理
控制台	基础	完善
活跃度	较低（维护状态）	活跃
社区	Netflix	阿里

服务健康检查

Eureka 健康检查

eureka:
  instance:
    health-check-url-path: /actuator/health

// 自定义健康检查
@Component
public class MyHealthIndicator implements HealthIndicator {
    @Override
    public Health health() {
        // 检查业务逻辑
        if (isServiceHealthy()) {
            return Health.up().build();
        }
        return Health.down().withDetail("error", "Service unavailable").build();
    }
    
    private boolean isServiceHealthy() {
        // 实际业务检查逻辑
        return true;
    }
}

Nacos 健康检查

Nacos 支持三种健康检查方式：

1. 临时实例：基于心跳
2. 永久实例：由注册方主动上报状态
3. 权重：支持流量分配

服务发现的高级特性

1. 元数据

eureka:
  instance:
    metadata-map:
      version: v1
      region: shanghai

// 获取元数据
ServiceInstance instance = ...;
String version = instance.getMetadata().get("version");

2. 区域感知

eureka:
  instance:
    metadata-map:
      zone: shanghai-zone
  client:
    prefer-same-zone-eureka: true

3. 自我保护

Eureka 的自我保护机制可以防止网络分区导致的服务误删：

eureka:
  server:
    # 关闭自我保护（生产环境建议开启）
    enable-self-preservation: true
    # 续约百分比阈值
    renewal-percent-threshold: 0.85

最佳实践

1. 高可用：生产环境使用集群部署注册中心
2. 心跳配置：根据业务需求调整心跳间隔
3. 元数据：合理使用元数据进行服务分组和路由
4. 监控：监控服务注册中心和实例的健康状态
5. 清理：及时清理过期实例

小结

服务注册与发现是微服务架构的基础设施，本章主要介绍了：

1. 为什么需要服务注册与发现：解决服务动态性和负载均衡问题
2. Eureka：Spring Cloud 官方推荐的服务注册组件
3. Nacos：功能更强大的服务注册与配置管理组件
4. 服务健康检查：确保只调用健康的服务实例

下一章我们将学习配置管理，了解如何集中管理微服务的配置。