前言
服务注册中心本质上是为了解耦服务提供者和服务消费者。对于任何一个微服务，原则上都应存在或者支持多个提供者，这是由微服务的分布式属性决定的。更进一步，为了支持弹性扩缩容特性，一个微服务的提供者的数量和分布往往是动态变化的，也是无法预先确定的。因此，原本在单体应用阶段常用的静态LB机制就不再适用了，需要引入额外的组件来管理微服务提供者的注册与发现，而这个组件就是服务注册中心。
CAP理论
CAP理论是分布式架构中重要理论
- 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
- 可用性(Availability)(保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
- 分区容错(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)
P
大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区（partition）。分区容错的意思是，区间通信可能失败。比如，一台服务器放在中国，另一台服务器放在美国，这就是两个区，它们之间可能无法通信。
上图中，G1 和 G2 是两台跨区的服务器。G1 向 G2 发送一条消息，G2 可能无法收到。系统设计的时候，必须考虑到这种情况。一般来说，分区容错无法避免，因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理告诉我们，剩下的 C 和 A 无法同时做到。
C
写操作之后的读操作，必须返回该值。举例来说，某条记录是 v0，用户向 G1 发起一个写操作，将其改为 v1。
接下来，用户的读操作就会得到 v1。这就叫一致性。
问题是，用户有可能向 G2 发起读操作，由于 G2 的值没有发生变化，因此返回的是 v0。G1 和 G2 读操作的结果不一致，这就不满足一致性了。
为了让 G2 也能变为 v1，就要在 G1 写操作的时候，让 G1 向 G2 发送一条消息，要求 G2 也改成 v1。
这样的话，用户向 G2 发起读操作，也能得到 v1。
A
只要收到用户的请求，服务器就必须给出回应。某个系统的某个节点挂了，但是并不影响系统的接受或者发出请求。
C与A的矛盾
一致性和可用性，为什么不可能同时成立？答案很简单，因为可能通信失败（即出现分区容错，单点情况当然就不存在这个讨论了）。
如果保证 G2 的一致性，那么 G1 必须在写操作时，锁定 G2 的读操作和写操作。只有数据同步后，才能重新开放读写。锁定期间，G2 不能读写，没有可用性。
如果保证 G2 的可用性，那么势必不能锁定 G2，所以一致性不成立。
综上所述，G2 无法同时做到一致性和可用性。系统设计时只能选择一个目标。如果追求一致性，那么无法保证所有节点的可用性；如果追求所有节点的可用性，那就没法做到一致性。
服务注册中心解决方案
设计或者选型一个服务注册中心，首先要考虑的就是服务注册与发现机制。纵观当下各种主流的服务注册中心解决方案，大致可归为三类：
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应用内：直接集成到应用中，依赖于应用自身完成服务的注册与发现，最典型的是Netflix提供的Eureka
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应用外：把应用当成黑盒，通过应用外的某种机制将服务注册到注册中心，最小化对应用的侵入性，比如Airbnb的SmartStack，HashiCorp的Consul
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DNS：将服务注册为DNS的SRV记录，严格来说，是一种特殊的应用外注册方式，SkyDNS是其中的代表
注1：对于第一类注册方式，除了Eureka这种一站式解决方案，还可以基于ZooKeeper或者Etcd自行实现一套服务注册机制，这在大公司比较常见，但对于小公司而言显然性价比太低。
注2：由于DNS固有的缓存缺陷，本文不对第三类注册方式作深入探讨。
除了基本的服务注册与发现机制，从开发和运维角度，至少还要考虑如下五个方面：
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测活：服务注册之后，如何对服务进行测活以保证服务的可用性？
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负载均衡：当存在多个服务提供者时，如何均衡各个提供者的负载？
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集成：在服务提供端或者调用端，如何集成注册中心？
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运行时依赖：引入注册中心之后，对应用的运行时环境有何影响？
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可用性：如何保证注册中心本身的可用性，特别是消除单点故障？
主流注册中心产品
| Nacos | Eureka | Consul | CoreDNS | Zookeeper | |
|---|---|---|---|---|---|
| 一致性协议 | CP+AP | AP | CP | — | CP |
| 健康检查 | TCP/HTTP/MYSQL/Client Beat | Client Beat | TCP/HTTP/gRPC/Cmd | — | Keep Alive |
| 负载均衡策略 | 权重/ | ||||
| metadata/Selector | Ribbon | Fabio | RoundRobin | — | |
| 雪崩保护 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 |
| 自动注销实例 | 支持 | 支持 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| 访问协议 | HTTP/DNS | HTTP | HTTP/DNS | DNS | TCP |
| 监听支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 | 支持 |
| 多数据中心 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| 跨注册中心同步 | 支持 | 不支持 | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| SpringCloud集成 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| Dubbo集成 | 支持 | 不支持 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| K8S集成 | 支持 | 不支持 | 支持 | 支持 | 不支持 |
Apache Zookeeper -> CP
与 Eureka 有所不同，Apache Zookeeper 在设计时就紧遵CP原则，即任何时候对 Zookeeper 的访问请求能得到一致的数据结果，同时系统对网络分割具备容错性，但是 Zookeeper 不能保证每次服务请求都是可达的。
从 Zookeeper 的实际应用情况来看，在使用 Zookeeper 获取服务列表时，如果此时的 Zookeeper 集群中的 Leader 宕机了，该集群就要进行 Leader 的选举，又或者 Zookeeper 集群中半数以上服务器节点不可用（例如有三个节点，如果节点一检测到节点三挂了 ，节点二也检测到节点三挂了，那这个节点才算是真的挂了），那么将无法处理该请求。所以说，Zookeeper 不能保证服务可用性。
当然，在大多数分布式环境中，尤其是涉及到数据存储的场景，数据一致性应该是首先被保证的，这也是 Zookeeper 设计紧遵CP原则的另一个原因。
但是对于服务发现来说，情况就不太一样了，针对同一个服务，即使注册中心的不同节点保存的服务提供者信息不尽相同，也并不会造成灾难性的后果。
因为对于服务消费者来说，能消费才是最重要的，消费者虽然拿到可能不正确的服务实例信息后尝试消费一下，也要胜过因为无法获取实例信息而不去消费，导致系统异常要好（淘宝的双十一，京东的618就是紧遵AP的最好参照）。
当master节点因为网络故障与其他节点失去联系时，剩余节点会重新进行leader选举。问题在于，选举leader的时间太长，30~120s，而且选举期间整个zk集群都是不可用的，这就导致在选举期间注册服务瘫痪。
在云部署环境下， 因为网络问题使得zk集群失去master节点是大概率事件，虽然服务能最终恢复，但是漫长的选举事件导致注册长期不可用是不能容忍的。
Spring Cloud Eureka -> AP
Spring Cloud Netflix 在设计 Eureka 时就紧遵AP原则（尽管现在2.0发布了，但是由于其闭源的原因 ，但是目前 Ereka 1.x 任然是比较活跃的）。
Eureka Server 也可以运行多个实例来构建集群，解决单点问题，但不同于 ZooKeeper 的选举 leader 的过程，Eureka Server 采用的是Peer to Peer 对等通信。这是一种去中心化的架构，无 master/slave 之分，每一个 Peer 都是对等的。在这种架构风格中，节点通过彼此互相注册来提高可用性，每个节点需要添加一个或多个有效的 serviceUrl 指向其他节点。每个节点都可被视为其他节点的副本。
在集群环境中如果某台 Eureka Server 宕机，Eureka Client 的请求会自动切换到新的 Eureka Server 节点上，当宕机的服务器重新恢复后，Eureka 会再次将其纳入到服务器集群管理之中。当节点开始接受客户端请求时，所有的操作都会在节点间进行复制（replicate To Peer）操作，将请求复制到该 Eureka Server 当前所知的其它所有节点中。
当一个新的 Eureka Server 节点启动后，会首先尝试从邻近节点获取所有注册列表信息，并完成初始化。Eureka Server 通过 getEurekaServiceUrls() 方法获取所有的节点，并且会通过心跳契约的方式定期更新。
默认情况下，如果 Eureka Server 在一定时间内没有接收到某个服务实例的心跳（默认周期为30秒），Eureka Server 将会注销该实例（默认为90秒， eureka.instance.lease-expiration-duration-in-seconds 进行自定义配置）。
当 Eureka Server 节点在短时间内丢失过多的心跳时，那么这个节点就会进入自我保护模式。
Eureka的集群中，只要有一台Eureka还在，就能保证注册服务可用（保证可用性），只不过查到的信息可能不是最新的（不保证强一致性）。除此之外，Eureka还有一种自我保护机制，如果在15分钟内超过85%的节点都没有正常的心跳，那么Eureka就认为客户端与注册中心出现了网络故障，此时会出现以下几种情况：
Eureka不再从注册表中移除因为长时间没有收到心跳而过期的服务；
Eureka仍然能够接受新服务注册和查询请求，但是不会被同步到其它节点上（即保证当前节点依然可用）；
当网络稳定时，当前实例新注册的信息会被同步到其它节点中；
因此，Eureka可以很好的应对因网络故障导致部分节点失去联系的情况，而不会像zookeeper那样使得整个注册服务瘫痪。
Consul：
Consul 是 HashiCorp 公司推出的开源工具，用于实现分布式系统的服务发现与配置。Consul 使用 Go 语言编写，因此具有天然可移植性（支持Linux、windows和Mac OS X）。
Consul 内置了服务注册与发现框架、分布一致性协议实现、健康检查、Key/Value 存储、多数据中心方案，不再需要依赖其他工具（比如 ZooKeeper 等），使用起来也较为简单。
Consul 遵循CAP原理中的CP原则，保证了强一致性和分区容错性，且使用的是Raft算法，比zookeeper使用的Paxos算法更加简单。虽然保证了强一致性，但是可用性就相应下降了，例如服务注册的时间会稍长一些，因为 Consul 的 raft 协议要求必须过半数的节点都写入成功才认为注册成功 ；在leader挂掉了之后，重新选举出leader之前会导致Consul 服务不可用。
默认依赖于SDK
Consul本质上属于应用外的注册方式，但可以通过SDK简化注册流程。而服务发现恰好相反，默认依赖于SDK，但可以通过Consul Template（下文会提到）去除SDK依赖。
Consul Template
Consul Template
Consul，默认服务调用者需要依赖Consul SDK来发现服务，这就无法保证对应用的零侵入性。
所幸通过Consul Template，可以定时从Consul集群获取最新的服务提供者列表并刷新LB配置（比如nginx的upstream），这样对于服务调用者而言，只需要配置一个统一的服务调用地址即可。
Consul强一致性©带来的是：
- 服务注册相比Eureka会稍慢一些。因为Consul的raft协议要求必须过半数的节点都写入成功才认为注册成功
- Leader挂掉时，重新选举期间整个consul不可用。保证了强一致性但牺牲了可用性。
Eureka保证高可用(A)和最终一致性：
- 服务注册相对要快，因为不需要等注册信息replicate到其他节点，也不保证注册信息是否replicate成功
- 当数据出现不一致时，虽然A, B上的注册信息不完全相同，但每个Eureka节点依然能够正常对外提供服务，这会出现查询服务信息时如果请求A查不到，但请求B就能查到。如此保证了可用性但牺牲了一致性。
其他方面，eureka就是个servlet程序，跑在servlet容器中; Consul则是go编写而成。
Nacos
Nacos是阿里开源的，Nacos 支持基于 DNS 和基于 RPC 的服务发现。在Spring Cloud中使用Nacos，只需要先下载 Nacos 并启动 Nacos server，Nacos只需要简单的配置就可以完成服务的注册发现。
Nacos除了服务的注册发现之外，还支持动态配置服务。动态配置服务可以让您以中心化、外部化和动态化的方式管理所有环境的应用配置和服务配置。动态配置消除了配置变更时重新部署应用和服务的需要，让配置管理变得更加高效和敏捷。配置中心化管理让实现无状态服务变得更简单，让服务按需弹性扩展变得更容易。
Nacos是一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台。
Nacos 致力于帮助您发现、配置和管理微服务。Nacos 提供了一组简单易用的特性集，帮助您快速实现动态服务发现、服务配置、服务元数据及流量管理。
Nacos 帮助您更敏捷和容易地构建、交付和管理微服务平台。 Nacos 是构建以“服务”为中心的现代应用架构 (例如微服务范式、云原生范式) 的服务基础设施。
架构图
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服务 (Service)
服务是指一个或一组软件功能（例如特定信息的检索或一组操作的执行），其目的是不同的客户端可以为不同的目的重用（例如通过跨进程的网络调用）。Nacos 支持主流的服务生态，如 Kubernetes Service、gRPC|Dubbo RPC Service 或者 Spring Cloud RESTful Service. -
服务注册中心 (Service Registry)
服务注册中心，它是服务，其实例及元数据的数据库。服务实例在启动时注册到服务注册表，并在关闭时注销。服务和路由器的客户端查询服务注册表以查找服务的可用实例。服务注册中心可能会调用服务实例的健康检查 API 来验证它是否能够处理请求。 -
服务元数据 (Service Metadata)
服务元数据是指包括服务端点(endpoints)、服务标签、服务版本号、服务实例权重、路由规则、安全策略等描述服务的数据 -
服务提供方 (Service Provider)
是指提供可复用和可调用服务的应用方 -
服务消费方 (Service Consumer)
是指会发起对某个服务调用的应用方 -
配置 (Configuration)
在系统开发过程中通常会将一些需要变更的参数、变量等从代码中分离出来独立管理，以独立的配置文件的形式存在。目的是让静态的系统工件或者交付物（如 WAR，JAR 包等）更好地和实际的物理运行环境进行适配。配置管理一般包含在系统部署的过程中，由系统管理员或者运维人员完成这个步骤。配置变更是调整系统运行时的行为的有效手段之一。 -
配置管理 (Configuration Management)
在数据中心中，系统中所有配置的编辑、存储、分发、变更管理、历史版本管理、变更审计等所有与配置相关的活动统称为配置管理。 -
名字服务 (Naming Service)
提供分布式系统中所有对象(Object)、实体(Entity)的“名字”到关联的元数据之间的映射管理服务，例如 ServiceName -> Endpoints Info, Distributed Lock Name -> Lock Owner/Status Info, DNS Domain Name -> IP List, 服务发现和 DNS 就是名字服务的2大场景。 -
配置服务 (Configuration Service)
在服务或者应用运行过程中，提供动态配置或者元数据以及配置管理的服务提供者。
Nacos vs Spring Cloud
相对于 Spring Cloud Eureka 来说，Nacos 更强大。
Nacos = Spring Cloud Eureka + Spring Cloud Config
Nacos 可以与 Spring, Spring Boot, Spring Cloud 集成，并能代替 Spring Cloud Eureka, Spring Cloud Config。
- 通过 Nacos Server 和 spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config 实现配置的动态变更。
- 通过 Nacos Server 和 spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery 实现服务的注册与发现。
注册图如下
- nacos-provide：服务提供者
- nacos-consumer：服务消费者
将nacos-provide和nacos-consumer注册到Nacos-server，
服务消费者nacos-consumer通过主动轮询获取他所订阅消费的服务信息列表
nacos-consumer根据获取到的服务信息列表，进行服务调用。
REF
CAP定义
微服务：注册中心ZooKeeper、Eureka、Consul 、Nacos对比
SpringCloud项目中接入Nacos作为注册中心
Nacos介绍
dubbo
