注册中心原理和选型:Zookeeper、Eureka、Nacos、Consul和Etcd(一)

简介: 经过近2周的学习,原来注册中心除了ETCD和Zookeeper,常用的还有Eureka、Nacos、Consul,下面我们就对这些常用的注册中心,初探它们的异同,便于后续技术选型。

经过近2周的学习,原来注册中心除了ETCD和Zookeeper,常用的还有Eureka、Nacos、Consul,下面我们就对这些常用的注册中心,初探它们的异同,便于后续技术选型。

全文接近 8千字,有点长,建议先收藏,再慢慢看,下面是文章目录:

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注册中心基本概念


什么是注册中心?

注册中心主要有三种角色:

  • 服务提供者(RPC Server):在启动时,向 Registry 注册自身服务,并向 Registry 定期发送心跳汇报存活状态。
  • 服务消费者(RPC Client):在启动时,向 Registry 订阅服务,把 Registry 返回的服务节点列表缓存在本地内存中,并与 RPC Sever 建立连接。
  • 服务注册中心(Registry):用于保存 RPC Server 的注册信息,当 RPC Server 节点发生变更时,Registry 会同步变更,RPC Client 感知后会刷新本地 内存中缓存的服务节点列表。

最后,RPC Client 从本地缓存的服务节点列表中,基于负载均衡算法选择一台 RPC Sever 发起调用。

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注册中心需要实现功能

根据注册中心原理的描述,注册中心必须实现以下功能,偷个懒,直接贴幅图:

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注册中心基础扫盲


这块知识如果大家已经知道,可以直接跳过,主要是为了扫盲。


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;
  • 分隔容忍(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。

关于 P 的理解,我觉得是在整个系统中某个部分,挂掉了,或者宕机了,并不影响整个系统的运作或者说使用,而可用性是,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。

CAP 不可能都取,只能取其中2个的原因如下:

  • 如果C是第一需求的话,那么会影响A的性能,因为要数据同步,不然请求结果会有差异,但是数据同步会消耗时间,期间可用性就会降低。
  • 如果A是第一需求,那么只要有一个服务在,就能正常接受请求,但是对于返回结果变不能保证,原因是,在分布式部署的时候,数据一致的过程不可能想切线路那么快。
  • 再如果,同时满足一致性和可用性,那么分区容错就很难保证了,也就是单点,也是分布式的基本核心。


分布式系统协议

一致性协议算法主要有Paxos、Raft、ZAB。

Paxos算法是Leslie Lamport在1990年提出的一种基于消息传递的一致性算法,非常难以理解,基于Paxos协议的数据同步与传统主备方式最大的区别在于:Paxos只需超过半数的副本在线且相互通信正常,就可以保证服务的持续可用,且数据不丢失。

Raft是斯坦福大学的Diego Ongaro、John Ousterhout两个人以易理解为目标设计的一致性算法,已经有了十几种语言的Raft算法实现框架,较为出名的有etcd,Google的Kubernetes也是用了etcd作为他的服务发现框架。

Raft是Paxos的简化版,与Paxos相比,Raft强调的是易理解、易实现,Raft和Paxos一样只要保证超过半数的节点正常就能够提供服务。这篇文章 《ETCD教程-2.Raft协议》 详细讲解了Raft原理,非常有意思,感兴趣的同学可以看看。

ZooKeeper Atomic Broadcast (ZAB, ZooKeeper原子消息广播协议)是ZooKeeper实现分布式数据一致性的核心算法,ZAB借鉴Paxos算法,但又不像Paxos算法那样,是一种通用的分布式一致性算法,它是一种特别为ZooKeeper专门设计的支持崩溃恢复的原子广播协议。

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