Part 01

單體架構(gòu)到微服務(wù)  

在web程序發(fā)展的早期，功能模塊都是被打包成單體應(yīng)用，在一個(gè)web容器中運(yùn)行，這個(gè)應(yīng)用通常包含后端的所有模塊和前端，后端所有功能模塊訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)庫。這樣的好處是開發(fā)效率高、易部署、易測(cè)試等。

圖1 單體架構(gòu)

但隨著大規(guī)模的復(fù)雜應(yīng)用出現(xiàn)，單體應(yīng)用展現(xiàn)出了很多不足，包括：可維護(hù)性變差、版本迭代速度變慢、可擴(kuò)展能力差等。

微服務(wù)架構(gòu)的出現(xiàn)，解決了上述問題，微服務(wù)架構(gòu)與單體應(yīng)用的區(qū)別是，微服務(wù)架構(gòu)是將一個(gè)龐大復(fù)雜的應(yīng)用分解為多個(gè)小的互相鏈接的微服務(wù)，一個(gè)微服務(wù)一般只完成一類相關(guān)功能，比如：商品、訂單，每個(gè)服務(wù)可能有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。

圖2 微服務(wù)架構(gòu)

Part 02

注冊(cè)中心的演變  

在微服務(wù)架構(gòu)中，不同服務(wù)間免不了要相互通信，這就需要對(duì)這些服務(wù)信息進(jìn)行管理，主要包括：服務(wù)的生產(chǎn)方、服務(wù)的消費(fèi)方，服務(wù)方的物理位置等。如果微服務(wù)是部署在固定的機(jī)器上的，直接通過代碼就可以進(jìn)行服務(wù)間調(diào)用，但實(shí)際情況是微服務(wù)可能部署在云環(huán)境，服務(wù)實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)位置是動(dòng)態(tài)分配的；此外根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況部署節(jié)點(diǎn)也會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整，基于以上問題就需要一個(gè)服務(wù)管理工具，幫助我們實(shí)現(xiàn)服務(wù)的動(dòng)態(tài)管理。

對(duì)于小體量的微服務(wù)，早期Nginx 就可以滿足服務(wù)管理的需求，具體是通過Nginx維護(hù)服務(wù)列表（upStream）實(shí)現(xiàn)。但隨著微服務(wù)數(shù)量的增多，吞吐量下降會(huì)很嚴(yán)重，Nginx配置文件維護(hù)起來也更加困難。

這時(shí)出現(xiàn)了注冊(cè)中心，微服務(wù)先注冊(cè)到注冊(cè)中心，如果服務(wù)1想調(diào)用服務(wù)2，需要先到服務(wù)中心去獲取相應(yīng)接口，然后再去調(diào)用服務(wù)2，這樣就解決了上邊動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)位置的問題，最簡(jiǎn)單的Nacos注冊(cè)中心如下所示：

圖3 Nacos注冊(cè)中心

Part 03

Nacos的服務(wù)發(fā)現(xiàn) 

那么Nacos協(xié)調(diào)服務(wù)之間的調(diào)用細(xì)節(jié)是怎樣的呢？首先服務(wù)需要注冊(cè)，注冊(cè)的目的就是將服務(wù)ip、端口等信息上報(bào)給Nacos注冊(cè)中心；然后是服務(wù)訂閱，訂閱和退訂的目的是方便動(dòng)態(tài)管理需要相互通信的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效交互；最后是服務(wù)調(diào)用，至此完成了一個(gè)具體功能，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1、每個(gè)服務(wù)啟動(dòng)后會(huì)向Nacos注冊(cè)中心上報(bào)自己的網(wǎng)絡(luò)地址，服務(wù)和Nacos間通過grpc協(xié)議進(jìn)行通信，Nacos通過域名解析出服務(wù)端ip列表，這個(gè)ip列表就是服務(wù)網(wǎng)絡(luò)地址的數(shù)據(jù)庫，Nacos會(huì)選擇其中一個(gè)ip創(chuàng)建 grpc 連接，并定時(shí)檢查連接狀態(tài)，當(dāng)連接斷開，則自動(dòng)選擇服務(wù)端ip列表中的下一個(gè)ip進(jìn)行重連。

2、當(dāng)客戶端發(fā)起訂閱時(shí)，注冊(cè)中心除了會(huì)同步返回最新的服務(wù)實(shí)例列表，還會(huì)異步的通過grpc推送給該訂閱者最新的服務(wù)實(shí)例列表，這樣做的目的是為了異步更新客戶端本地緩存的服務(wù)數(shù)據(jù)，一旦訂閱的服務(wù)有上下線變更，該服務(wù)所有的訂閱者會(huì)立刻收到最新的服務(wù)列表，并且將服務(wù)最新的實(shí)例數(shù)據(jù)更新到內(nèi)存。

3、當(dāng)客戶端進(jìn)行服務(wù)調(diào)用的時(shí)候，訂閱者可以通過本地維護(hù)的服務(wù)列表獲取實(shí)例，或者直接從注冊(cè)中心獲取進(jìn)行調(diào)用。

圖4 Nacos服務(wù)發(fā)現(xiàn)

Part 04

Nacos的核心功能 

圖5 Nacos核心功能

除了上文提到的服務(wù)注冊(cè)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，Nacos的核心功能還包括心跳機(jī)制、服務(wù)同步和健康檢查。

1、心跳機(jī)制

服務(wù)注冊(cè)后，Nacos會(huì)為該服務(wù)分配一個(gè)心跳間隔，客戶端需要在該時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送心跳包，證明服務(wù)健康狀態(tài)，如果客戶端在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)送心跳包，Nacos認(rèn)為該服務(wù)已下線，會(huì)從服務(wù)列表中將該服務(wù)移除，從而保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2、服務(wù)同步

Nacos Server集群之間會(huì)互相同步已注冊(cè)的服務(wù)，用來保證服務(wù)列表的一致性。Nacos自己實(shí)現(xiàn)了一個(gè)一致性協(xié)議名為Distro，服務(wù)注冊(cè)的時(shí)候會(huì)觸發(fā)Distro一次同步，每個(gè)Nacos節(jié)點(diǎn)之間會(huì)定時(shí)互相發(fā)送Distro數(shù)據(jù)，以此保證數(shù)據(jù)最終一致。

3、服務(wù)健康檢查

Nacos Server會(huì)開啟一個(gè)定時(shí)任務(wù)用來檢查注冊(cè)服務(wù)實(shí)例的健康情況，對(duì)于超過15秒沒有收到客戶端心跳的服務(wù)實(shí)例，會(huì)將它的healthy屬性置為false，客戶端無法調(diào)用healthy為false的服務(wù)，如果超過30秒沒有收到心跳，Nacos會(huì)直接將此服務(wù)剔除。

Part 05

Nacos的其他情況 

常見的注冊(cè)中心組件有：Zookeeper、Eureka、Nacos、Consul等，下表為目前幾個(gè)主流注冊(cè)中心的情況對(duì)比：

圖片

Nacos支持注冊(cè)中心和配置中心，但對(duì)于小型項(xiàng)目來說，使用 Nacos 可能會(huì)過于復(fù)雜，不太適合初學(xué)者使用；Zookeeper用的最多的地方就是和Dubbo一起使用，不支持負(fù)載均衡策略，但可以通過其它組件實(shí)現(xiàn)，從性能上來講，zookeeper 也無法滿足注冊(cè)中心大規(guī)模且頻繁注冊(cè)寫的場(chǎng)景；Eureka通過去中心化的集群支持保證了注冊(cè)中心的整體可用性，因?yàn)橥８木壒剩恢С忠恍┬录夹g(shù)，同時(shí)Eureka屬于應(yīng)用內(nèi)的注冊(cè)方式，對(duì)應(yīng)用的侵入性太強(qiáng)，且只支持Java應(yīng)用。

Part 06

 總結(jié) 

Nacos自從阿里集團(tuán)內(nèi)配置中心 Diamond 孵化而來，發(fā)展至今，憑借其架構(gòu)與性能優(yōu)勢(shì)，已愈來愈受到眾廠商的青睞。依托其完善的社區(qū)環(huán)境，Nacos構(gòu)建了龐大而成熟的生態(tài)，已成為服務(wù)發(fā)現(xiàn)解決方案領(lǐng)域中至關(guān)重要的一員。