SpringCloud中的nacos注册中心分析

一、概述
服务注册中心是整个微服务架构体系中的关键组件之一，它负责服务的注册、发现及管理。nacos可以作为注册中心使用，提供了一种简化微服务架构中服务发现，服务注册及健康检查的功能，可以方便地管理微服务的实例。

二、nacos特性
1.服务发现：nacos支持基于DNS和基于RPC的服务发现，服务提供者注册服务后，服务消费者可以使用DNS TODO或者HTTP&API查找和发现服务。

2.服务健康检查：nacos提供对服务的实时的健康检查，阻止向不健康的主机或服务实例发送请求。nacos支持传输层和应用层的健康检查，此外，nacos还提供了统一的健康检查仪表盘，帮助您根据健康检查状态管理服务的可用性以及流量。

3.动态 DNS 服务： nacos 提供了内置的 DNS 服务，通过 DNS 查询可以获取到注册在 nacos 上的服务实例信息。

4.多环境和命名空间： nacos 支持多环境（例如开发、测试、生产）和命名空间的管理，可以更灵活地组织和管理配置信息。

三、nacos 注册中心原理分析
1.nacos实现服务注册发现流程
（1）服务注册：服务提供者在启动时，将自己的服务信息注册到nacos 注册中心，nacos 客户端会通过发送REST请求的方式向nacos server注册自己的服务，提供自身的元数据，比如ip地址、端口等信息。 nacos server接收到注册请求后，就会把这些元数据信息存储在一个双层的内存Map中。注册的实例可以是临时实例或非临时实例，根据实际需要选择注册类型。

（2）服务心跳：在服务注册后，nacos client会维护一个定时心跳来持续通知 nacos server，说明服务一直处于可用状态，防止被剔除，默认 5s发送一次心跳。

（3）服务同步：如果是集群部署，Nacos 服务端集群之间会互相同步服务实例，用来保证服务信息的一致性。

（4）服务发现：服务消费者定期向Nacos注册中心拉取最新的服务列表。这个服务列表包含了可用的服务实例信息，使得消费者能够了解到当前可用的服务。nacos 客户端在调用服务提供者服务时，会发送一个REST请求给nacos 服务端，获取上面注册的服务清单，并且缓存在nacos 客户端本地，同时会在nacos客户端本地开启一个定时任务定时拉取服务端最新的注册表信息更新到本地缓存。

(5) 异常处理与服务推送: nacos注册中心具有异常处理机制。当注册中心发生异常或停止运行时，它会主动推送更新后的服务信息给服务消费者。这样，消费者能够及时感知到注册中心的状态变化，并作出相应的调整，确保系统的稳定性。

(6)负载均衡: 服务消费者在获取到服务列表后，会在缓存的服务列表上进行负载均衡。这确保了请求能够被均匀分配到不同的服务实例上，避免了单点故障的发生。

2.nacos 服务分层模型
nacos 的服务分级存储模型是其设计架构的一个重要组成部分，它有助于更好地管理和组织服务信息。这个模型分为三个层级，分别是服务、集群和实例。

（1）服务：服务是 nacos 中的最高层级，它代表了一个抽象的服务实体，通常以服务的名称来标识，例如 roleservice。服务可以包含一个或多个集群。

（2）集群：集群是服务的下一层级，用于表示同一个服务的多个实例的分组。一个服务可以分布在不同的集群中，每个集群可以包含一个或多个实例。以地理位置或部署环境为例，一个服务可以有多个集群。
（3）实例：实例是服务的最低层级，它代表了一个具体的服务实例，通常对应一个运行中的服务节点。每个集群中可以包含一个或多个实例，每个实例都具有唯一的 IP 地址和端口号，并提供了服务的访问地址。

这种模型的设计使得 nacos 能够更好地管理和组织服务信息，服务可以以地理位置、部署环境等为单位进行划分，每个集群中包含多个实例，具备了高可用性和负载均衡的特性。

3.nacos 注册中心的两种调用方式
(1)使用 RestTemplate + Spring Cloud LoadBalancer
(2)使用 OpenFeign + Spring Cloud LoadBalancer

这里说下第一种的做法：
增加 RestTemplate 的 LoadBalanced 支持。
在Spring Boot启动类上添加 @EnableDiscoveryClient 注解，然后使用 @LoadBalanced 注解替换 Ioc 容器中的 RestTemplate。
示例代码如下：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient 
public class DemoApplication {@LoadBalanced@Beanpublic RestTemplate restTemplate() {return new RestTemplate();}public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DemoApplication .class, args);}
}

接着使用RestTemplate 调用接口。

@RestController 
public class DemoController {@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;@RequestMapping("/getUserName")public String getUserName(Integer id) {return restTemplate.getForObject("http://nacos-discovery-demo/user/getUserName?id="+id,String.class);}
}

4.nacos服务注册中心数据模型
4.1.服务定义
服务的定义包括以下几个内容：
（1）命名空间（Namespace）：nacos数据模型中最顶层、也是包含范围最广的概念，用于在类似环境或租户等需要强制隔离的场景中定义。

（2）分组（Group）：nacos数据模型中次于命名空间的一种隔离概念，区别于命名空间的强制隔离属性，分组属于一个弱隔离概念，主要用于逻辑区分一些服务使用场景或不同应用的同名服务，最常用的情况主要是同一个服务的测试分组和生产分组、或者将应用名作为分组以防不同应用提供的服务重名。

（3）服务名（name）：该服务的实际名称，一般用于描述该服务提供了某种功能或能力。
通常推荐使用运行环境作命名空间、应用名作为分组和服务功能作为服务名的组合来确保该服务的天然唯一性。

4.2.服务元数据
（1）健康保护阈值（ProtectThreshold）：防止因过多实例故障，导致所有流量流入剩余实例，继而造成流量压力将剩余实例被压垮形成的雪崩效应，应将保护阈值定义为一个0到1之间的浮点数。当域名健康实例数占总服务实例数的比值小于该值时，无论实例是否健康，都会将这个实例返回给客户端。这样做虽然损失了一部分流量，但是保证了集群中剩余健康实例能正常工作。

（2）实例选择器（Selector）：用于在获取服务下的实例列表时，过滤和筛选实例。该选择器也被称为理由器，目前nacos支持通过将实例的部分信息存储在外部元数据管理CMDB中，并在发现服务时使用CMDB中存储的元数据标签进行筛选的能力。
（3）拓展数据（extendData）：用于用户在注册实例时自定义扩展的元数据内容，形式为k-v。

4.3.定义实例
由于服务实例是具体提供服务的节点，因此Nacos在设计实例的定义时，主要需要存储实例的一些网络相关的基础信息。

(1) 网络IP地址：该实例的IP地址，在Nacos2.0版本后支持设置为域名。
网络端口：该实例的端口信息。
(2) 健康状态（Healthy）：用于表示该实例是否为健康状态，会在Nacos中通过健康检查手段进行维护。
(3) 集群（Cluster）：用于标示该实例归属于哪个逻辑集群。
(4) 拓展数据（extendData）：用与用户自定义扩展的元数据内容，形式为k-v。

4.4.实例元数据
(1) 权重（Weight）：实例级别的配置。权重越大，分配给该实例的流量越大。
(2) 上线状态（Enable）：标记该实例是否接受流量，优先级大于权重和健康状态。
(3) 拓展数据（extendData）：用与用户自定义扩展的元数据内容，形式为k-v。
在Nacos2.0版中，实例数据被拆分为实例定义和实例元数据，只要对应着两种不同场景：开发运行场景以及运维场景。

5.nacos注册中心健康检查机制
(1).对于临时实例，Nacos采用心跳检测机制。注册的临时实例会定期向Nacos注册中心发送心跳包，证明自己正常运行。如果心跳包未按时到达，Nacos将删除该实例，确保注册中心中只有健康的服务实例。
(2)对于非临时实例，Nacos会主动向实例发起询问，检查其健康状态。如果发现异常，Nacos将更新实例的健康状态，同时在实例恢复正常后，将其状态恢复。

总结：
以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了nacos的注册中心相关内容，由上述内容可以知道，注册中心可以说用处非常之大的，它可以帮助我们
管理所有微服务、解决微服务之间调用管理错综复杂、难以维护的问题。