为什么要使用服务发现功能？
当调用REST API 或Thrift API的服务时，我们在构建请求时通常需要知道服务实例的IP和端口。在传统应用中，服务实例的地址信息相对固定，可以从配置文件中读取。而这些地址也只是只会偶尔更新。
但在现代应用程序中，往往是基于云的微服务架构，此时获取服务实例的IP和端口便是一个需要解决的难题。如下图所示：
上图中，服务实例实例的IP是动态分配。同时，还面临着服务的增减、故障以及升级等变化。这对于客户端程序来说，就需要使用更精确的服务发现机制。
目前，服务发现模式主要有两种：客户端发现模式和服务端发现模式。先来看一下客户端发现模式。
客户端发现模式
使用客户端发现模式时，客户端负责判断服务实例的可用性和请求的负载均衡。服务实例存储在注册表中，也就是说注册表是服务实例的数据库。客户端通过查询服务注册表，获得服务实例列表，然后使用负载均衡算法从中选择一个，然后发起请求。
下图为这种模式的架构图：
此种模式下，当服务实例启动时，会将自己的地址信息注册到服务注册表，当服务停止时从服务注册表中移除。这期间，通常使用心跳机制来定刷新服务实例的注册。
Netflix Eureka就是一个服务注册表组件，它提供了基于REST API的服务实例注册和查询功能。Netflix Ribbon是一个IPC客户端，可配合Eureka实现对服务实例请求的负载均衡。
客户端发现模式的优点是相对简单，除服务注册表外，不需要其他部分做改动。同时，由于客户端知道所有的可用实例，可以做出更明智的、基于特定应用场景的负载均衡决策，比如使用一致性哈希算法。这种模式的缺点是将客户端和服务注册表功能耦合在了一起，必须为每种编程语言和框架的客户端实现服务发现逻辑。
服务器端发现模式
另外一种服务发现模式就是服务器发现模式。下图中展示了该模式的结构：
客户端通过负载均衡器向服务发起请求，负载均衡器查询服务注册表，并将请求路由到可用的服务实例。与客户端发现相比，服务实例是通过服务注册表进行注册和注销的。
AWS的ELB（Elastic Load Balancer）就是服务器端发现路由器的示例。ELB通常用于负载均衡来自外网的流量，但你也可以使用ELB来负载均衡私有云（VPV）内部的流量。客户端使用DNS名称，通过ELB发送请求（Http或TCP），ELB在已注册的弹性计算云（EC2）实例或EC2容器服务（ECS）的容器之间进行负载均衡。这种实现并没有单独的服务注册表，而是将EC2实例和ECS容器注册到ELB自身上。
Http服务器和负载均衡器（比如，Nginx plus和Nginx）也可以用作服务器端发现的负载均衡器。比如，使用Consul模板动态配置Nginx反向代理。Consul可以从存储在Consul服务注册表中的配置数据中定时重新生成任意配置文件。每当文件改变时，可以运行一个任意shell命令。比如，Consul模板生成一个nginx.conf文件，用于配置反向代理，然后执行命令告诉Nginx去重新加载配置。
某些部署环境（例如Kubernetes和Marathon）会在集群中的每个主机上运行一个代理。这个代理扮演服务器端发现负载平衡器的角色。客户端向服务发出请求时，会通过代理进行路由，透明地将请求转发到集群中某个服务实例。
服务器端发现模式最大的优点是，服务发现的实现细节从客户端抽离出来了，客户端只用发送请求到负载均衡器即可。这样就无需为每种编程语言和框架的客户端实现服务发现逻辑。而且，某些部署环境已经免费提供了该功能。当然，这种模式也有一些缺点，如果部署环境未提供负载均衡器，你还需要搭建和管理一个额外的高可用系统组件。
服务注册表
服务注册表是服务发现的关键，它是一个包含服务实例地址信息的数据库。服务注册表需要具有高可用性和实时更新性。客户端可以缓存从注册表获得的服务实例地址信息。但这些信息会过时，因此，服务注册表也需要是集群模式，且集群之间还需要通过协议维持一致性。
Netflix Eureka是一个服务注册表组件，它提供了基于REST API形式的服务实例注册和查询功能。一个服务实例可以通过POST请求将自己注册到注册表中；可以通过PUT请求，每隔30秒刷新它的注册信息；可以通过Http的DELETE请求或超时机制来删除实例的注册信息；可以使用Http的GET请求来检索注册的服务实例。
常见的服务注册表组件有：etcd、Consul、Apache Zookeeper、Nacos等。
服务注册的选项
服务实例必须通过注册表进行注册或注销，通常有几种不同方式来处理注册和注销。一种是服务实例自己注册，即自我注册模式；另一种是基于其他系统组件来管理服务实例的注册，即第三方注册模式。先来看一下自我注册模式。
自我注册模式
当使用自我注册模式时，服务实例负责在服务注册表中进行自身的注册和注销。如果需要，服务实例还需要发送心跳请求以避免因超时而被注销。下图展示了这种模式的结构图：
Netflix OSS Eureka客户端就是这种模式的示例，Eureka客户端负责处理服务实例所有的注册和注销事项。在Spring Cloud项目中，实现了包括服务发现的各种模式，基于此可以很轻松的实现自动注册服务实例到Eureka。你只需在Java配置类上使用@EnableEurekaClient注解即可。
自我注册模式的优点是使用起来非常简单，不需要任何其他系统组件。缺点是服务实例与服务注册表紧密耦合，需要在每种编程语言和框架中实现注册功能。
另外一种方式可以让服务和注册表解耦的方式就是第三方注册模式。
第三方注册模式
当使用第三方注册模式时，服务实例不再负责将自己注册到服务注册表。这一功能由第三方组件作为服务注册商来处理。服务注册商通过轮询或订阅事件来跟踪实例的变化。当发现新的可用服务实例时，会将服务实例注册到服务注册表中。同时，也会注销已经停止的服务实例。
下图展示了这种模式的结构：
开源项目Registrator便是一个示例，它可以基于Docker容器自动注册和注销服务实例。Registrator支持多种注册表，包括etcd和Consul。
NetflixOSS Prana项目是另外一个示例，它主要用于非JVM语言编写的服务，是与服务实例并行的Sidecar应用程序。Prana基于Netflix Eureka注册和注销服务实例。
第三方注册模式的优点是服务与服务注册表分离，无需每种编程语言和框架的客户端实现服务注册逻辑，而是在专用服务内以集中方式处理服务实例注册。这种模式缺点是，除非部署环境提供内置服务，否则还需要额外搭建和管理一个高度可用的系统组件。
总结
在微服务应用程序中，服务实例运行状态会动态更改，实例会动态分配地址。因此，为了使客户端可以正常请求服务，必须使用服务发现机制。而本文正是围绕服务发现中的两种模式（客户端发现和服务器端发现）、服务注册表及其两种途径（自我注册模式和第三方注册模式）、反向代理服务器等知识点进行讲解。只有科普了以上基础知识，我们才能更好的学习和认识微服务中的服务发现功能。
