Nacos - 服务发现

Nacos 的服务发现（Service Discovery）是指服务消费者（Consumer）如何获取服务提供者（Provider）地址列表的过程。

Nacos 采用了 "主动拉取 + 被动推送" 相结合的机制，确保了服务发现的实时性 和高可用性。

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一、 服务发现的整体架构

服务发现主要涉及三个角色：

1. 服务提供者 (Provider)：注册自己的 IP/端口到 Nacos。
2. Nacos Server：保存服务注册表，并感知实例状态变化。
3. 服务消费者 (Consumer)：从 Nacos 获取地址列表，并监听变化。

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二、 详细流程详解

1. 消费者初始化与订阅 (Subscription)

当一个微服务启动并需要调用其他服务时：

• 查询缓存：消费者首先会检查本地内存中是否有目标服务的实例列表。
• 发起订阅：如果没有或需要更新，消费者会向 Nacos Server 发起订阅请求（Subscribe）。
• 版本差异 ：
  • Nacos 1.x：通过 HTTP 轮询定时拉取，并开启一个 UDP 端口接收服务端的推送。
  • Nacos 2.x ：通过 gRPC 双向流 建立长连接。客户端发送 ServiceQueryRequest，并在服务端注册该连接的订阅关系。

2. 服务端获取与过滤 (Server Side)

Nacos Server 收到查询请求后：

• 检索注册表 ：从内存 Map（Service -> Cluster -> Instances）中找到对应的实例。
• 健康检查过滤 ：
  • 只返回 healthy=true（健康）的实例。
  • 只返回 enabled=true（启用）的实例。
• 选择集群：根据客户端配置的集群名称（Cluster Name），优先返回同集群的实例（就近访问策略）。

3. 客户端本地缓存 (Local Cache)

这是 Nacos 保证高可用的关键：

• 内存缓存 ：客户端将获取到的 ServiceInfo（包含实例列表）保存到内存中的 ServiceInfoHolder。
• 磁盘缓存 ：同时将数据异步写入本地磁盘文件（路径通常在 ${user.home}/nacos/naming/${namespace}）。
• 容灾逻辑 ：如果 Nacos Server 全部宕机，消费者会直接读取本地磁盘文件，保证业务不中断。

4. 实时更新机制 (Push & Pull)

为了保证消费者拿到的地址是最新的，Nacos 采用了以下策略：

• 被动接收推送 (Push) ：
  • 一旦服务提供者下线、故障或有新节点加入，Nacos Server 会触发 ServiceChangeEvent。
  • Nacos 2.x 会通过已建立的 gRPC 长连接，主动将最新的实例列表推送到消费者（Push）。这种方式是毫秒级的。
• 定时主动拉取 (Pull) ：
  • 作为补偿机制，客户端内部有一个定时任务（默认每 10 秒或根据配置），会检查本地数据的版本，必要时重新拉取，防止因网络闪断导致的推送丢失。

5. 客户端负载均衡 (Load Balance)

服务发现拿到的是一个列表（比如 3 个 IP），具体调用哪一个由客户端决定：

• 在 Spring Cloud 环境中，通常配合 Spring Cloud LoadBalancer 或 Ribbon。
• 根据 Nacos 返回的 Weight（权重） 进行加权随机访问。
• 执行最终的 RPC 调用（如 RestTemplate, Feign, Dubbo）。

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三、 核心流程图解

1. Consumer -> query (gRPC) -> Nacos Server
2. Nacos Server -> result (Instance List) -> Consumer
3. Consumer -> save -> Memory & Disk Cache
4. (当 Provider 发生变化时)
5. Nacos Server -> push (New List) -> Consumer
6. Consumer -> update -> Local Cache

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四、 关键特性总结

特性	说明
实时性	2.x 基于 gRPC 长连接推送，几乎瞬时感知服务变化。
高可用 (Self-Protection)	就算 Nacos 集群挂了，客户端靠本地缓存（磁盘文件）也能正常调用服务。
就近访问	支持按 Cluster 归类，优先调用同机房/同地域的服务，降低延迟。
权重调整	支持在 Nacos 控制台动态修改实例权重，实现灰度发布或平滑下线。

五、 Nacos 是如何支撑大规模服务发现的？

1. 分级存储：Namespace -> Group -> Service -> Cluster -> Instance，结构清晰。
2. UDP/gRPC 推送：相比全量拉取，推送极大减少了网络带宽消耗。
3. 写时复制 (CopyOnWrite)：在更新实例列表时，不影响读取操作，保证高性能。
4. 压缩传输：在返回大量实例时，Nacos 会对数据进行压缩，减少网络开销。