背景介紹
前幾篇文章介紹了Nacos配置中心服務的能力機制，接下來，我們來介紹Nacos另一個非常重要的特性就是服務註冊與發現，說到服務的註冊與發現相信大家應該都不陌生，在微服務盛行的今天，服務是非常重要的，而在 Nacos 中服務更被稱為他的一等公民。Nacos 支援幾乎所有主流型別的 “服務” 的發現、配置和管理。
服務 (Service)
服務是指一個或一組軟體功能（例如特定資訊的檢索或一組操作的執行），其目的是不同的客戶端可以為不同的目的重用（例如通過跨程式的網路呼叫）。Nacos 支援主流的服務生態，如 Kubernetes Service、gRPC|Dubbo RPC Service 或者 Spring Cloud RESTful Service。
nacos的架構圖所示
(dubbo) RPC微服務的基礎架構
圖中的6個步驟的含義解釋如下：
- 服務容器負責啟動，載入，執行服務提供者。
- 服務提供者在啟動時，向註冊中心註冊自己提供的服務。
- 服務消費者在啟動時，向註冊中心訂閱自己所需的服務。
- 註冊中心返回服務提供者地址列表給消費者，如果有變更，註冊中心將基於長連線推送變更資料給消費者。
- 服務消費者，從提供者地址列表中，基於軟負載均衡演算法，選一臺提供者進行呼叫，如果呼叫失敗，再選另一臺呼叫。
- 服務消費者和提供者，在記憶體中累計呼叫次數和呼叫時間，定時每分鐘傳送一次統計資料到監控中心。
服務註冊中心 (Service Registry)
上圖中Registry就是註冊中心，負責服務的註冊與發現，Dubbo服務體系之前使用Zookeeper或者自己的Registry 實現，而 Nacos 則是另一種 Registry的實現。
服務註冊中心，它是服務，其例項及後設資料的資料庫（Dubbo3已經將源資料中心、配置服務全部提取獨立出來了），服務例項在啟動時註冊到服務登錄檔，並在關閉時登出。
服務和路由器的客戶端查詢服務登錄檔以查詢服務的可用例項，服務註冊中心可能會呼叫服務例項的健康檢查 API 來驗證它是否能夠處理請求。
服務後設資料 (Service Metadata)
服務後設資料是指包括服務端點(endpoints)、服務標籤、服務版本號、服務例項權重、路由規則、安全策略等描述服務的資料。
邏輯架構及其元件介紹
- 服務管理：實現服務CRUD，域名CRUD，服務健康狀態檢查，服務權重管理等功能
- 配置管理：實現配置管CRUD，版本管理，灰度管理，監聽管理，推送軌跡，聚合資料等功能
- 後設資料管理：提供後設資料CURD 和打標能力
- 外掛機制：實現三個模組可分可合能力，實現擴充套件點SPI機制
- 事件機制：實現非同步化事件通知，sdk資料變化非同步通知等邏輯
- 日誌模組：管理日誌分類，日誌級別，日誌可移植性（尤其避免衝突），日誌格式，異常碼+幫助文件
- 回撥機制：sdk通知資料，通過統一的模式回撥使用者處理。介面和資料結構需要具備可擴充套件性
- 定址模式：解決ip，域名，nameserver、廣播等多種定址模式，需要可擴充套件
- 推送通道：解決server與儲存、server間、server與sdk間推送效能問題
- 容量管理：管理每個租戶，分組下的容量，防止儲存被寫爆，影響服務可用性
- 流量管理：按照租戶，分組等多個維度對請求頻率，長連結個數，報文大小，請求流控進行控制
- 快取機制：容災目錄，本地快取，server快取機制。容災目錄使用需要工具
- 啟動模式：按照單機模式，配置模式，服務模式，dns模式，或者all模式，啟動不同的程式+UI
- 一致性協議：解決不同資料，不同一致性要求情況下，不同一致性機制
- 儲存模組：解決資料持久化、非持久化儲存，解決資料分片問題
- Nameserver：解決namespace到clusterid的路由問題，解決使用者環境與nacos物理環境對映問題
- CMDB：解決後設資料儲存，與三方cmdb系統對接問題，解決應用，人，資源關係
- Metrics：暴露標準metrics資料，方便與三方監控系統打通
- Trace：暴露標準trace，方便與SLA系統打通，日誌白平化，推送軌跡等能力，並且可以和計量計費系統打通
- 接入管理：相當於阿里雲開通服務，分配身份、容量、許可權過程
- 使用者管理：解決使用者管理，登入，sso等問題
- 許可權管理：解決身份識別，訪問控制，角色管理等問題
- 審計系統：擴充套件介面方便與不同公司審計系統打通
- 通知系統：核心資料變更，或者操作，方便通過SMS系統打通，通知到對應人資料變更
- OpenAPI：暴露標準Rest風格HTTP介面，簡單易用，方便多語言整合
- Console：易用控制檯，做服務管理、配置管理等操作
- SDK：多語言sdk
- Agent：dns-f類似模式，或者與mesh等方案整合
- CLI：命令列對產品進行輕量化管理，像git一樣好用
Nacos 的服務註冊與發現
服務提供方 (Service Provider)
是指提供可複用和可呼叫服務的應用方。
模擬服務註冊
服務註冊最重要的就是將服務註冊到哪裡，在註冊中心服務端，肯定有一個用來管理服務的容器，他儲存著所有服務的例項。不需要知道該容器具體的實現細節，只需要知道有這樣一個概念。
- 將同一個服務的兩個例項註冊到 Nacos 中：
- 雙註冊模式注入進入
- 維持服務線上狀態
demo程式碼如下：
通過 NamingService 介面的 registerInstance 方法就可以將服務進行註冊了，該方法有很多過載的方法，這裡我們選擇一個簡單的來呼叫就好了。註冊完成後，通過呼叫 getAllInstances 方法，立即獲取所有可用的例項，然後讓主執行緒等待，列印如下：
可以發現naming客戶端成功獲取到了兩個例項。
服務消費方 (Service Consumer)
服務註冊到註冊中心後，服務的消費者就可以進行服務發現的流程了，消費者可以直接向註冊中心傳送獲取某個服務例項的請求，這種情況下注冊中心將返回所有可用的服務例項給消費者，但是一般不推薦這種情況。另一種方法就是服務的消費者向註冊中心訂閱某個服務，並提交一個監聽器，當註冊中心中服務發生變更時，監聽器會收到通知，這時消費者更新本地的服務例項列表，以保證所有的服務均是可用的。
Nacos消費服務機制
是指會發起對某個服務呼叫的應用方。服務註冊之後，服務的消費者就可以向註冊中心訂閱自己所需要的服務了，註冊中心會將所有服務的例項“推送”給消費者，實際上獲取服務是客戶端主動輪詢的，跟客戶端獲取配置中心的配置項的原理一樣。
現在我建立一個服務消費者，然後向註冊中心訂閱一個服務，當接收到註冊中心返回的服務列表之後，執行5次 select 服務例項的操作，相當於進行一個模擬的服務請求，具體的程式碼如下圖所示：
其中的 printInstances 方法主要是列印出所有服務的例項，將 ServiceConsumer 類啟動之後，列印出如下的日誌：
Nacos機制負載均衡
負載均衡有很多中實現方式，包括輪詢法，隨機方法法，對請求ip做hash後取模等等，從負載的維度考慮又分為：服務端負載均衡和客戶端負載均衡。Nacos 的客戶端在獲取到服務的完整例項列表後，會在客戶端進行負載均衡演算法來獲取一個可用的例項，模式使用的是隨機獲取的方式。
Nacos 服務註冊與訂閱的完整流程
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Nacos客戶端進行服務註冊有兩個部分組成，一個是將服務資訊註冊到服務端，另一個是像服務端傳送心跳包，這兩個操作都是通過NamingProxy 和服務端進行資料互動的。
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Nacos客戶端進行服務訂閱時也有兩部分組成，一個是不斷從服務端查詢可用服務例項的定時任務，另一個是不斷從已變服務佇列中取出服務並通知 EventListener 持有者的定時任務，更新服務訂閱列表。
