从0到1编写注册中心-提纲目录
1、注册中心简要实现原理
2、如何实现注册与发现？
3、如何实现LoadBlance？
4、如何实现集群Cluster？分布式一致性算法？
5、市面上注册中心对比：Nacos、Eureka、Zookeeper
一、注册中心简要实现原理
1、 主体应用框架演进
1.1 All In One单体应用时代
在最原始的系统设计中，我们通常将系统分为三层，数据访问层、业务逻辑层、视图层也就是我们常说的MVC模型。此架构没有对业务场景进行划分，所有业务模块的数据访问层、业务逻辑层、视图层都放在一个工程中，最终经过编译、打包，部署在一台服务器上。
优点：分层设计明确了不同团队的分工，职责清晰、分工明确，诞生了前端团队、后端团队和DBA团队；J2EE开发简单，所有类都直接本地引用使用，事务处理只需要依赖数据库即可。容易部署。
缺点：业务之间的耦合程度逐步变得严重，随着应用扩大，JVM内存消耗大，性能也会逐步下降；随着业务逻辑复杂度增加，人员的流动，导致整个应用会越来越困难。当系统到达一定瓶颈后，水平扩展困难；
1.2 垂直拆分时代
当流程逐渐增加，可以将应用根据业务拆分成多个应用；拆分完成的应用形成独立对外提供服务的系统，应用之间采用特定的通讯协议（大部分是Http协议）进行调用；垂直拆分从一定程度上缓解了单体应用的臃肿。
但随着时间迁移，逐步发现每个垂直系统在进行调用的过程中协议的不统一（特别是在与不同的供应商提供的系统进行相互调用是），导致开发成本逐步变高，维护难度高。
1.3 分布式时代-早期的SOA
当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，以及提供标准的服务协议，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。
面向服务架构（SOA）将单一进程的应用进行拆分，形成独立对外提供服务的组件，每个组件通过网络协议对外提供服务。
SOA特点：
A、明确的协议
B、明确的接口
典型的SOA实现：ESB（企业服务总线）；服务之间的通讯和调用均通过ESB进行完成。
ESB负责服务之间消息的解析、转换、路由，统一编排信息处理流程等。
优点：各个服务系统之间形成统一的交互协议；
但也有2个比较明显的缺点：
A、ESB逐步成为性能瓶颈，因为所有的交互都经过ESB进行转发，当ESB出现故障时，整个服务系统之间的调用将瘫痪，很容易形成单点问题；
B、服务之间的调用将产生2次调用，性能比较浪费。
第一次调用：服务调用者访问ESB
第二次调用：ESB调用访问提供者，然后进行转换消息内容转换。
1.4 分布式时代-微服务
为了解决ESB 比较明显缺点，服务化架构得到进一步演进，逐步形成颗粒度更细的微服务化。微服务化通过注册中心来解决ESB对应的单点问题；同时让服务消费者直接与服务提供者进行通讯，减少服务之间的交互次数（由原来的2次变成1次）。
典型的微服务化架构：Dubbo、SpringCloud。
2、用生活中的例子形容注册中心职责
用一个生活中经常使用到的打车App做一个比方。
在没有滴滴等打车平台出现之前，因为市民不知道什么时候会有空的车辆，所以市民需要打车使用车需要站在路边扬手拦车。就好比原来一个应用需要调用其他应用接口时，需要提前知晓并配置好应用接口地址，当应用变更地址时，需要手动更改接口地址，给运维带来了不便。
为了解决市民打车难的问题，有了滴滴平台。
A、上班打卡
出租车司机上班的时候，告知滴滴平台可以开始接单了，等待市民的下单。
好比：注册中心的注册服务。
B、发布打车需求
市民需要打车时，发布需求到滴滴平台，滴滴平台根据需要找到对应的出租车，并告知市民和司机对应的联系方式，后续均由市民和司机自行联系。
好比：服务调用者通过注册中心获取对应的服务提供者信息。
C、市民司机相互联系确认地址
市民司机均知道对方联系方式后，电话联系确认地址
好比：服务调用者知晓服务提供者后，通过IP服务地址进行调用服务
D、司机因故不能执行
当司机因故不能执行任务时，滴滴平台自动更换新的司机信息告知市民
好比：应用地址发生变更时，可自行获取到最新的地址信息
E、市民取消行程
市民因故取消行程，告知滴滴平台行程取消，订单取消。
好比：服务调用者发生故障，注册中心告知服务提供者：调用者发生变化了
3、根据注册中心职责设计注册中心功能
A、服务注册
服务提供者通过注册接口将服务ID、IP-URL地址告知注册中心
B、服务获取
服务调用者获取对应需要调用服务的地址信息
C、服务调用
服务调用者根据服务地址进行调动提供者接口
D、服务提供者掉线异常
当服务提供者发生异常掉线后，注册中心需要知晓，并及时通知服务调用者地址发生变化
E、服务调用者掉线异常
当服务调用者发生异常掉线后，注册中心需要知晓。
2、如何实现注册与发现？
Q：注册中心中的服务提供者需要实例化存储么？
A：一般都采用本地化文件实例化存储，很少使用Db进行实例化存储。
Q：使用什么通讯协议实现服务提供者/调用者与注册中心通讯？
A：一般采用Http协议或者TCP/IP协议。TCP/IP协议在监听和通知服务提供者/调用者方面有更好的优势，但对服务器的要求比较高。
本文采用Http协议进行通讯。
Q：服务提供者/调用者如何实现异常通知？
A：服务提供者/调用者发生掉线时，一般采用心跳模式告知存活或者通过TCP/IP长连接模式。需要考虑：服务提供者/调用者无响应、网络异常导致闪断；
2.1 注册中心提供注册服务
package com.test.controller;
import com.test.storage.CacheStorage;
import com.test.storage.ServiceInfo;
import org.apache.catalina.util.ServerInfo;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
@RestController
public class RegistryController {
private CacheStorage storage;
@Autowired
public RegistryController(CacheStorage storage) {
this.storage = storage;
}
@RequestMapping("/registerService")
public String registerService(String serviceId, String address) {
this.storage.addServiceInfo(serviceId, address);
return "ok";
}
@RequestMapping("/getServiceInfo")
public List<String> getServiceInfo(String serviceId) {
List<ServiceInfo> serviceInfoList = this.storage.getServiceInfo(serviceId);
List<String> result = new ArrayList<>();
for (ServiceInfo serviceInfo : serviceInfoList) {
result.add(serviceInfo.toString());
}
return result;
}
@RequestMapping("/heartbeat")
public String heartbeat(String serviceId, String address) {
this.storage.updateService(serviceId, address);
return "ok";
}
}
-- 注册服务存储服务
package com.test.storage;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.*;
@Component
public class CacheStorage {
private Map<String, List<ServiceInfo>> serviceMap;
public CacheStorage() {
this.serviceMap = new HashMap<>();
}
public void addServiceInfo(String serviceId, String address) {
ServiceInfo serviceInfo = new ServiceInfo();
serviceInfo.setServiceId(serviceId);
serviceInfo.setAddress(address);
serviceInfo.setLastUpdateTime(new Date());
List<ServiceInfo> existAddressList = this.serviceMap.getOrDefault(serviceId, null);
if (existAddressList == null) {
existAddressList = new ArrayList<>();
this.serviceMap.put(serviceId, existAddressList);
}
existAddressList.add(serviceInfo);
}
public void removeServiceInfo(String serviceId, String address) {
List<ServiceInfo> existAddressList = this.serviceMap.getOrDefault(serviceId, null);
if (existAddressList != null) {
ServiceInfo serviceInfo = new ServiceInfo();
serviceInfo.setServiceId(serviceId);
serviceInfo.setAddress(address);
existAddressList.remove(address);
}
}
public List<ServiceInfo> getServiceInfo(String serviceId) {
return this.serviceMap.getOrDefault(serviceId, new ArrayList<>());
}
public void updateService(String serviceId, String address) {
ServiceInfo serviceInfo = new ServiceInfo();
serviceInfo.setServiceId(serviceId);
serviceInfo.setAddress(address);
serviceInfo.setLastUpdateTime(new Date());
List<ServiceInfo> existAddressList = this.serviceMap.getOrDefault(serviceId, null);
if (existAddressList != null) {
int index = existAddressList.indexOf(serviceInfo);
if (index >= 0) {
existAddressList.get(index).setLastUpdateTime(new Date());
}
}
}
}
2.2 客户端注册服务
package com.test.registry;
import java.util.List;
public interface IServiceRegistry {
String registerService(String serviceId, String address);
void heartBeat(String serviceId, String address);
List<String> getServiceInfoList(String serviceId);
}
package com.test.registry;
import org.springframework.util.LinkedMultiValueMap;
import org.springframework.util.MultiValueMap;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class DefaultServiceRegistry implements IServiceRegistry {
private String registerCenterAddress = "";
public DefaultServiceRegistry(String registerCenterAddress) {
this.registerCenterAddress = registerCenterAddress;
}
@Override
public String registerService(String serviceId, String address) {
RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
params.add("serviceId", serviceId);
params.add("address", address);
return restTemplate.postForObject(this.registerCenterAddress + "/registerService", params, String.class);
}
// 心跳更新服务信息
@Override
public void heartBeat(String serviceId, String address) {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("Start HeartBeat");
try {
Thread.sleep(10000);
RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
params.add("serviceId", serviceId);
params.add("address", address);
List<String> serviceInfoList = new ArrayList<>();
restTemplate.postForObject(registerCenterAddress + "/heartbeat", params, String.class);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
@Override
public List<String> getServiceInfoList(String serviceId) {
RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
params.add("serviceId", serviceId);
List<String> serviceInfoList = new ArrayList<>();
serviceInfoList = restTemplate.postForObject(this.registerCenterAddress + "/getServiceInfo", params, serviceInfoList.getClass());
return serviceInfoList;
}
}
