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服务注册和发现

什么是服务注册与发现？

服务注册与发现是微服务的核心基础设施，通过解耦服务地址硬编码，实现动态扩缩容和故障自动恢复。

服务注册（Registration）：服务提供者（Provider）启动时，将自己的 IP、端口、接口名 等信息上报到注册中心（如 Zookeeper/Nacos）。举例：订单服务启动后，向注册中心注册："order-service: 192.168.1.100:8080"。
服务发现（Discovery）：服务消费者（Consumer）从注册中心 拉取可用服务列表，并基于负载均衡策略选择目标实例。举例：支付服务需要调用订单服务时，从注册中心获取所有可用的order-service节点列表。

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服务定义是服务提供者和服务消费者之间的约定，但是在微服务架构中，如何达成这个约定呢？这就依赖于服务注册和发现机制。

在微服务架构下，服务注册和发现机制中主要有三种角色：

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从故障影响范围维度来看，分布式系统的故障可以分为三类：

集群故障：根据业务量大小而定，集群规模从几台到甚至上万台都有可能。一旦某些代码出现 bug，可能整个集群都会发生故障，不能提供对外提供服务。
机房故障：现在大多数互联网公司为了保证业务的高可用性，往往业务部署在不止一个机房。然而现实中，某机房的光缆因为道路施工被挖断，导致整个机房脱网的事情，也是时有发生的。并且这种事情往往容易上热搜。
单机故障：集群中的个别机器出现故障，这种情况往往对全局没有太大影响，但会导致调用到故障机器上的请求都失败，影响整个系统的成功率。

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网关的首要职责就是：作为统一的出口，对外提供服务；将外部访问网关地址的流量，根据适当的规则路由到内部集群中正确的服务节点之上。因此，微服务中的网关，也常被称为“服务网关”或“API 网关”。

网关首先应该是个路由器，在满足此前提的基础上，网关还可以根据需要作为流量过滤器来使用，提供某些额外的可选的功能。网关常见的能力如下：

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在高并发场景下，为了应对瞬时海量请求的压力，保障系统的平稳运行，必须预估系统的流量阈值，通过限流规则阻断处理不过来的请求。

流量控制（Flow Control），根据流量、并发线程数、响应时间等指标，把随机到来的流量调整成合适的形状，即流量塑形。避免应用被瞬时的流量高峰冲垮，从而保障应用的高可用性。

复杂的分布式系统架构中的应用程序往往具有数十个依赖项，每个依赖项都会不可避免地在某个时刻失败。如果主机应用程序未与这些外部故障隔离开来，则可能会被波及。

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大型系统通常要面对高并发、高可用、海量数据等挑战。

为了提升系统整体的性能，可以采用垂直扩展和水平扩展两种方式。

垂直扩展：在网站发展早期，可以从单机的角度通过提升硬件处理能力，比如 CPU 处理能力，内存容量，磁盘等方面，实现机器处理能力的提升。但是，单机是有性能瓶颈的，一旦触及瓶颈，再想提升，付出的成本和代价会极高。通俗来说，就三个字：得加钱！这显然不能满足大型分布式系统（网站）所有应对的大流量，高并发，海量数据等挑战。
水平扩展：通过集群来分担大型网站的流量。集群中的应用机器（节点）通常被设计成无状态，用户可以请求任何一个节点，这些节点共同分担访问压力。水平扩展有两个要点：
- 集群化、分区化：将一个完整的应用化整为零，如果是无状态应用，可以直接集群化部署；如果是有状态应用，可以将状态数据分区（分片），然后部署到多台机器上。
- 负载均衡：集群化、分区化后，要解决的问题是，请求应该被分发（寻址）到哪台机器上。这就需要通过某种策略来控制分发，这种技术就是负载均衡。

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