各种服务发现框架对比

各种服务发现框架对比

当前比较流程且常用的框架大体上有4个。Consul、Eureka、Zookeeper和Etcd。它们都解决了服务注册和服务发现问题。其中Eureka满足CAP中的AP,Consul、Etcd和Zookeeper满足了CAP中的CP。

Eureka

Eureka是在Java语言上,基于Restful Api开发的服务注册与发现组件,由Netflix开源。遗憾的是,目前Eureka仅开源到1.X版本,2.X版本已经宣布闭源。

Eureka采用的是Server/Client模式进行设计的。Server扮演了服务注册中心的角色,为Client提供服务注册和发现的功能,维护着注册到自身的Client的相关信息,同时提供接口给Client获取到注册表中其他服务的信息。Client将有关自己的服务的信息通过一定的方式登记到Server上,并在正常范围内维护自己信息的一致性,方便其他服务发现自己,同时可以通过Server获取到自己的依赖的其他服务信息,从而完成服务调用。

它的架构如下图所示:

Eureka的架构

其中:

  • Application Services:作为Eureka Client,扮演了服务的提供者,提供业务服务,向Eureka Server注册和更新自己的信息,同时能从Eureka Server的注册表中获取到其他服务的信息。
  • Eureka Server:扮演服务注册中心的角色,提供服务注册和发现的功能,每个Eureka Cient向Eureka Server注册自己的信息,也可以通过Eureka Server获取到其他服务的信息达到发现和调用其他服务的目的。
  • Application Client:作为Eureka Client,扮演了服务消费者,通过Eureka Server获取到注册到上面的其他服务的信息,从而根据信息找到所需的服务发起远程调用。
  • Replicate: Eureka Server中的注册表信息的同步拷贝,保持不同的Eureka Server集群中的注册表中的服务实例信息的一致性。提供了数据的最终一致性。
  • Make Remote Call: 服务之间的远程调用。
  • Register: 注册服务实例,Client端向Server端注册自身的元数据以进行服务发现。
  • Renew:续约,通过发送心跳到Server维持和更新注册表中的服务实例元数据的有效性。当在一定时长内Server没有收到Client的心跳信息,将默认服务下线,将服务实例的信息从注册表中删除。
  • Cancel:服务下线,Client在关闭时主动向Server注销服务实例元数据,这时Client的的服务实例数据将从Server的注册表中删除。

Eureka中没有使用任何的数据强一致性算法保证不同集群间的Server的数据一致,仅通过数据拷贝的方式争取注册中心数据的最终一致性,虽然放弃数据强一致性但是换来了Server的可用性,降低了注册的代价,提高了集群运行的健壮性。

Consul

Consul是由HashiCorp基于Go语言开发的支持多数据中心分布式高可用的服务发布和注册服务软件,采用Raft算法保证服务的一致性,且支持健康检查。

Consul采用主从模式的设计,使得集群的数量可以大规模扩展,集群间通过RPC的方式调用(HTTP和DNS)。

它的结构如下图所示:

Consul的架构

其中:

  • Client:作为一个代理(非微服务实例),它将转发所有的RPC请求到Server中。作为相对无状态的服务,它不持有任何注册信息。
  • Server:作为一个具备扩展功能的代理,它将响应RPC查询、参与Raft选举、维护集群状态和转发查询给Leader等。
  • Leader-Server:一个数据中心的所有Server都作为Raft节点集合的一部分。其中Leader将负责所有的查询和事务(如服务注册),同时这些事务也会被复制到所有其他的节点。
  • Data Center:数据中心作为一个私有的,低延迟和高带宽的一个网络环境。每个数据中心会存在Consul集群,一般建议Server是3-5台(考虑到Raft算法在可用性和性能上取舍),而Leader只能唯一,Client的数量没有限制,可以轻松扩展。

Zookeeper

Zookeeper是由Google开源的在Java语言上实现的分布式协调服务,是Hadoop和Hbase的重要组件,提供了数据/发布订阅、负载均衡、分布式同步等功能。Zookeeper也是基于主从架构,搭建了一个可高扩展的服务集群。

它的结构如下图所示:

Zookeeper的架构

其中:

  • Leader-Server:Leader负责进行投票的发起和决议,更新系统中的数据状态
  • Server:Server中存在两种类型:Follower和Observer。其中Follower接受客户端的请求并返回结果(事务请求将转发给Leader处理),并在选举过程中参与投票;Observer与Follower功能一致,但是不参与投票过程,它的存在是为了提高系统的读取速度
  • Client:请求发起方,Server和Client之间可以通过长连接的方式进行交互。如发起注册或者请求集群信息等。

Etcd

etcd是一个采用HTTP协议的健/值对存储系统,它是一个分布式和功能层次配置系统,可用于构建服务发现系统。其很容易部署、安装和使用,提供了可靠的数据持久化特性。它是安全的并且文档也十分齐全。

它的架构如下图:

Etcd的架构

总结

Feature Consul zookeeper etcd euerka
服务健康检查 服务状态,内存,硬盘等 (弱)长连接,keepalive 连接心跳 可配支持
多数据中心 支持
kv存储服务 支持 支持 支持
一致性 raft paxos raft
cap ca cp cp ap
使用接口(多语言能力) 支持http和dns 客户端 http/grpc http(sidecar)
watch支持 全量/支持long polling 支持 支持 long polling 支持 long polling/大部分增量
自身监控 metrics metrics metrics
安全 acl /https acl https支持(弱)
spring cloud集成 已支持 已支持 已支持 已支持

参考资料

RAFT协议动图演示

服务发现的基本原理与比较:Eureka vs Consul vs Zookeeper

ETCD 与 服务发现