服务治理可以说是微服务系统中最为关键的一个设计要素，各个微服务都需要通过它来实现自动化的注册和发现。那么今天，我们就来聊聊实现服务治理的基本方法。

我们先来模拟一个业务场景，你感受一下。

假如我们要设计和开发一个分布式服务系统，对于一个完整的业务系统而言，服务在数量上通常都是具有一定规模的，而服务之间需要相互调用并形成复杂的访问链路。

那么这个时候，我们通常会面临以下两个挑战：

显然，如果一个系统中存在几十个、甚至上百个服务时，我们可能都无法明确系统中到底有哪些服务正在运行。而且由于自动扩容、服务重启等因素，服务实例的运行时状态也会经常变化。如下图所示：

所以，为了更好地描述服务的运行时状态，我们可以对每个服务实例信息进行抽象，并通过更加统一、形象的方式表达出来，如下所示：

不过，既然服务数量的增加以及服务实例的变化都不可避免，那么有什么好办法能够有效地管理这些服务实例呢？

这实际上就是一个服务治理的问题。一般来说，为了实现高效的服务治理，需要引入注册中心来管理服务的实例。

注册中心是服务实例信息的存储仓库，也是服务提供者和服务消费者进行交互的桥梁。它主要提供了服务注册和服务发现这两大核心功能。

我们看这张服务注册流程图就知道，对于注册中心而言，服务的提供者和消费者都相当于是它的客户端，所以都内嵌了专门与注册中心实现交互的客户端组件。

针对服务的提供者而言，每当服务启动，就会通过这个注册中心的客户端组件，自动将自己注册到注册中心，这就是服务注册过程，有时候也叫服务发布过程。

而对于服务消费者来说，执行的是订阅操作而不是注册操作，也就是说它会对那些自己感兴趣的服务进行订阅，通过订阅操作就能从注册中心中，自动获取那些已经注册的服务提供者信息，这就是服务发现过程。

从图中我们还能发现服务消费者与提供者之间的一个明显差异点，也就是消费者持有一个本地缓存，保存着那些已经获取到的服务提供者的实例信息。

这个本地缓存有两方面的作用。一方面，服务消费者可以先通过查询本地缓存，来快速获取目标服务的实例信息，从而提高服务发现的效率；另一方面，如果注册中心出现不可用或者网络访问出现异常，那么消费者就无法从注册中心中获取服务实例信息，这时候基于本地缓存，也同样可以实现对已注册服务的正常调用。

讲到这里，我们实际上就已经了解了 。通过获取注册中心中的服务实例信息，我们就可以掌握系统中服务的数量以及当前的运行时状态了。

但仍然有一个问题摆在我们面前，就是一旦服务的运行时状态发生了变更，我们又该如何有效获取这些变更信息呢？

这就需要在注册中心里进一步引入变更通知机制：

变更通知机制是实现注册中心的一大难点，因为这个过程涉及服务提供者、消费者和注册中心三者之间的数据同步问题，想要在分布式环境下实现数据同步是有挑战的。下面我就来给你介绍下两种主流的实现方法，一种是监听机制，一种是轮询机制。

从架构设计来讲，状态变更管理可以采用注册中心本身具有的发布 - 订阅模式。

因此也就诞生了服务监听机制。它可以用来确保服务消费者能够实时监控服务的更新状态，是一种被动接收变更通知的实现方案，一般是采用监听器和回调机制。

我们看服务监听机制图，服务消费者可以对这些具体的服务实例节点添加监听器，当这些节点发生变化时，例如服务 B 的第一个实例变得不可用、服务 C 的第一个实例地址发生变更，或者是服务 D 新增了一个实例 3，那么注册中心就能触发监听器中的回调函数，确保更新通知到每一个服务消费者。

所以很显然，使用监听和通知机制具备实时的数据同步效果。

另一种确保状态信息同步的方式是采用轮询机制。这是一种主动拉取策略，即服务的消费者会定期调用注册中心提供的服务获取接口，以此获取最新的服务列表，并更新本地缓存。

其实轮询机制在实现上就是一个定时器，我们需要重点考虑的问题就是轮询的频率。

一方面，为了确保数据同步的时效性，轮询频率不能太短；但另一方面，考虑到轮询对注册中心的性能影响，也不能过于频繁地进行定时操作。一般来说，轮询频率控制在几十秒到几分钟之间是一种比较好的选择。

现在，通过前面的分析，相信你已经对注册中心的实现原理有全面了解了。

其实，注册中心本质上是一种架构模型，在日常的开发过程中，为了避免重复造轮子，我们并不需要去实现这一模型，而是可以采用业界主流的一些注册中心实现工具。比较具有代表性的实现工具，包括 Consul 、Zookeeper、Eureka、Nacos 等。

其中，Consul 来自 HashiCorp 公司，它主要是用来提供分布式环境下的服务发现与配置功能；Zookeeper 是 Apache 的顶级项目，作为分布式协调领域的代表性框架，被广泛用于注册中心、配置中心、分布式锁等构建场景；Netflix 的 Eureka 则采用了一套完全不同的实现方案，被集成到微服务开发框架 Spring Cloud 中；而 Nacos 是由阿里巴巴开发的，它是面向云原生应用构建动态服务发现、配置和服务管理的平台。

可以说，这些工具各有特色，它们也都实现了注册中心的高可用性、服务实例存储以及同步功能，并提供了一组方便集成的客户端组件。另外我们也知道，注册中心主要的应用场景就是微服务系统，而目前最主流的微服务开发框架就是 Dubbo 和 Spring Cloud，它们分别使用了 Zookeeper 和 Eureka 作为默认的注册中心实现方案。

因此，接下来我们就重点探讨下这两款注册中心工具。

Zookeeper 是“服务监听机制”实现策略的典型代表性工具，它本质上是一个树形结构，可以在树上创建临时节点，并对节点添加监听器。

临时节点的客户端与该节点建立长连接，并会实时关注节点的状态，同时，客户端存在一个回调函数，当节点状态发生变化时，就会通过监听器将这种变化传递到客户端并触发回调函数。如下图所示：

而对于 Netflix Eureka 而言，它采用的就是典型的“轮询机制”来实现服务实例状态的同步，如下所示：

在 Eureka 中，客户端和服务器端之间通过发送心跳来实现“轮询机制”。Eureka 有一个租约的概念，也就是服务的提供者需要通过续约机制，来确保注册中心中的服务实例状态得到更新。而心跳的作用就是用来完成这种续约操作。

一般来说，这个心跳的频率是 30 秒，而如果某个服务连续 90 秒没有发心跳，Eureka 服务器就会认为该服务已经失效，注册中心就会更新它的状态信息。通过这种方式，就可以确保 Eureka 服务器中服务实例信息的正确性。

另外，服务的消费者也是通过轮询机制来获取服务提供者的实例信息，它默认的轮询频率同样也是 30 秒。

以上就是这节课的全部内容。

在这节课中，你只需要记住注册中心就是一种服务治理工具，它可以管理系统中所有服务实例的运行时状态，并能够把这些状态的变化同步到各个服务中。你在开发分布式系统的过程当中，就可以通过引入注册中心，以轻松实现对大规模服务的高效治理。

最后，我想给你留一道思考题：在注册中心中，实现注册信息变更通知的方法有哪些，它们之间有什么区别？你可以在评论区留下你的答案，和我讨论。

参考文章： 整理于极客时间每日一课对应文章