在分布式服務中，原來的單體服務會被拆分成一個個微服務，服務注冊實例到注冊中心，服務消費者通過注冊中心獲取實例列表，直接請求調用服務。

服務是如何注冊到注冊中心，服務如果掛了，服務是如何檢測？帶著這些問題，我們從源碼上對服務注冊進行簡單的源碼分析。

版本 2.1.1

Nacos Server:2.1.1
spring-cloud-starter-alibaba:2.1.1.RELEASE
spring-boot:2.1.1.RELEASE

方便統一版本，客戶端和服務端版本號都為2.1.1。

客戶端

啟動nacos服務注冊和發現需要添加maven依賴：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    <version>${latest.version}</version>
</dependency>

根據maven依賴找到對應的spring.factories文件：

在spring.factories文件里找到啟動配置類信息，SpringBoot服務啟動時會將這些配置類信息注入到bean容器中。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=
  com.alibaba.cloud.nacos.NacosDiscoveryAutoConfiguration,
  com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.RibbonNacosAutoConfiguration,
  com.alibaba.cloud.nacos.endpoint.NacosDiscoveryEndpointAutoConfiguration,
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.NacosDiscoveryClientAutoConfiguration,
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.configclient.NacosConfigServerAutoConfiguration
org.springframework.cloud.bootstrap.BootstrapConfiguration=
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.configclient.NacosDiscoveryClientConfigServiceBootstrapConfiguration

服務注冊的核心配置類為:NacosDiscoveryAutoConfiguration，該類配置三個bean對象：

NacosServiceRegistry
NacosRegistration
NacosAutoServiceRegistration

NacosAutoServiceRegistration

NacosAutoServiceRegistration繼承了抽象類AbstractAutoServiceRegistration。AbstractAutoServiceRegistration抽象類又實現了ApplicationListener接口。

實現ApplicationListener接口的方法，會在Spring容器初始化完成之后調用onApplicationEvent方法：

public void onApplicationEvent(WebServerInitializedEvent event) {
  bind(event);
}

調用bind方法：

public void bind(WebServerInitializedEvent event) {
  ApplicationContext context = event.getApplicationContext();
  if (context instanceof ConfigurableWebServerApplicationContext) {
   if ("management".equals(((ConfigurableWebServerApplicationContext) context)
     .getServerNamespace())) {
    return;
   }
  }
  this.port.compareAndSet(0, event.getWebServer().getPort());
    // 調用 start 方法
  this.start();
 }

調用了start方法：

public void start() {
  if (!isEnabled()) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Discovery Lifecycle disabled. Not starting");
    }
    return;
  }
  if (!this.running.get()) {
    this.context.publishEvent(
        new InstancePreRegisteredEvent(this, getRegistration()));
    register();
    if (shouldRegisterManagement()) {
      registerManagement();
    }
    this.context.publishEvent(
        new InstanceRegisteredEvent<>(this, getConfiguration()));
    this.running.compareAndSet(false, true);
  }

}

調用了register方法，最終調用的是NacosServiceRegistry類的register方法。

NacosServiceRegistry

根據上文可知，服務器啟動后調用NacosServiceRegistry類的register方法，該方法實現將實例注冊到服務端：

public void register(Registration registration) {
  if (StringUtils.isEmpty(registration.getServiceId())) {
    log.warn("No service to register for nacos client...");
    return;
  }

  String serviceId = registration.getServiceId();
  String group = nacosDiscoveryProperties.getGroup();
  // 創建實例
  Instance instance = getNacosInstanceFromRegistration(registration);

  try {
    // 注冊實例 
    namingService.registerInstance(serviceId, group, instance);
    log.info("nacos registry, {} {} {}:{} register finished", group, serviceId,
        instance.getIp(), instance.getPort());
  }
  catch (Exception e) {
    log.error("nacos registry, {} register failed...{},", serviceId,
        registration.toString(), e);
  }
}

創建實例，然后通過namingService.registerInstance方法注冊實例，然后查看registerInstance方法：

@Override
public void registerInstance(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    if (instance.isEphemeral()) {
        // 封裝心跳包
        BeatInfo beatInfo = new BeatInfo();
        beatInfo.setServiceName(NamingUtils.getGroupedName(serviceName, groupName));
        beatInfo.setIp(instance.getIp());
        beatInfo.setPort(instance.getPort());
        beatInfo.setCluster(instance.getClusterName());
        beatInfo.setWeight(instance.getWeight());
        beatInfo.setMetadata(instance.getMetadata());
        beatInfo.setScheduled(false);
        long instanceInterval = instance.getInstanceHeartBeatInterval();
        beatInfo.setPeriod(instanceInterval == 0 ? DEFAULT_HEART_BEAT_INTERVAL : instanceInterval);
        // 發送心跳包
        beatReactor.addBeatInfo(NamingUtils.getGroupedName(serviceName, groupName), beatInfo);
    }
    // 發送實例 
    serverProxy.registerService(NamingUtils.getGroupedName(serviceName, groupName), groupName, instance);
}

registerInstance主要做兩件事：

發送心跳包

beatReactor.addBeatInfo使用定時服務，每隔5s向服務端發送一次心跳請求，通過http請求發送心跳信息，路徑為/v1/ns/instance/beat。

心跳請求定時任務使用線程池ScheduledThreadPoolExecutor.schedule()，而該方法只會調用一次，定時任務的實現是在每次請求任務只會再調用一次ScheduledThreadPoolExecutor.schedule(), 簡單說就是nacos在發送心跳的時候，會調用schedule方法，在schedule要執行的任務中，如果正常發送完心跳，會再次調用schedule方法。

那為什么不直接調用周期執行的線程池ScheduledThreadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate()？可能是由于發送心跳服務發生異常后，定時任務還會繼續執行，但是周期執行的線程池遇到報錯后也不會重復調用執行的任務。

線程任務BeatTask的run方法，，每次執行會先判斷isStopped,如果是false，說明心跳停止，就不會觸發下次執行任務。如果使用定時任務scheduleAtFixedRate,即使心跳停止還會繼續執行任務，造成資源不必要浪費。

注冊實例

registerService主要封裝實例信息，比如ip、port、servicename，將這些信息通過http請求發送給服務端。路徑為/v1/ns/instance。

根據上面流程，查看以下的流程圖：

服務端

服務端就是注冊中心，服務注冊到注冊中心，在https://github.com/alibaba/nacos/releases/tag/2.1.1下載源碼部署到本地，方便調式和查看，部署方式詳見我的另外一篇文章Nacos 源碼環境搭建。

服務端主要接收兩個信息：心跳包和實例信息。

心跳包

客戶端向服務請求的路徑為/v1/ns/instance/beat，對應的服務端為InstanceController類的beat方法：

@PutMapping("/beat")
@Secured(action = ActionTypes.WRITE)
public ObjectNode beat(HttpServletRequest request) throws Exception {

    ObjectNode result = JacksonUtils.createEmptyJsonNode();
    result.put(SwitchEntry.CLIENT_BEAT_INTERVAL, switchDomain.getClientBeatInterval());

    String beat = WebUtils.optional(request, "beat", StringUtils.EMPTY);
    RsInfo clientBeat = null;
    // 判斷是否有心跳，存在心跳就轉成RsInfo
    if (StringUtils.isNotBlank(beat)) {
        clientBeat = JacksonUtils.toObj(beat, RsInfo.class);
    }
    String clusterName = WebUtils
            .optional(request, CommonParams.CLUSTER_NAME, UtilsAndCommons.DEFAULT_CLUSTER_NAME);
    String ip = WebUtils.optional(request, "ip", StringUtils.EMPTY);
    int port = Integer.parseInt(WebUtils.optional(request, "port", "0"));
    if (clientBeat != null) {
        if (StringUtils.isNotBlank(clientBeat.getCluster())) {
            clusterName = clientBeat.getCluster();
        } else {
            // fix #2533
            clientBeat.setCluster(clusterName);
        }
        ip = clientBeat.getIp();
        port = clientBeat.getPort();
    }
    String namespaceId = WebUtils.optional(request, CommonParams.NAMESPACE_ID, Constants.DEFAULT_NAMESPACE_ID);
    String serviceName = WebUtils.required(request, CommonParams.SERVICE_NAME);
    NamingUtils.checkServiceNameFormat(serviceName);
    Loggers.SRV_LOG.debug("[CLIENT-BEAT] full arguments: beat: {}, serviceName: {}, namespaceId: {}", clientBeat,
            serviceName, namespaceId);
    // 獲取實例信息
    BeatInfoInstanceBuilder builder = BeatInfoInstanceBuilder.newBuilder();
    builder.setRequest(request);
    int resultCode = getInstanceOperator()
            .handleBeat(namespaceId, serviceName, ip, port, clusterName, clientBeat, builder);
    result.put(CommonParams.CODE, resultCode);
    // 下次發送心跳包間隔
    result.put(SwitchEntry.CLIENT_BEAT_INTERVAL,
            getInstanceOperator().getHeartBeatInterval(namespaceId, serviceName, ip, port, clusterName));
    result.put(SwitchEntry.LIGHT_BEAT_ENABLED, switchDomain.isLightBeatEnabled());
    return result;
}

在handleBeat方法中執行線程任務ClientBeatProcessorV2的run方法，延長lastHeartBeatTime時間。注冊中心會定時查詢實例，當前時間 - lastHeartBeatTime > 設置時間(默認15秒)，就標記實例為不健康實例。如果心跳實例不健康，發送通知給訂閱方，變更實例。

服務端在15秒沒有收到心跳包會將實例設置為不健康，在30秒沒有收到心跳包會將臨時實例移除掉。

實例注冊

客戶端請求的地址是/nacos/v1/ns/instance，對應的是服務端是在InstanceController類。找到類上對應的post請求方法上。

注冊流程：

InstanceController#register ——>InstanceOperatorClientImpl#registerInstance ——>ClientOperationServiceProxy#registerInstance ——>EphemeralClientOperationServiceImpl#registerInstance

創建 Service

服務注冊后，將服務存儲在一個雙層map集合中：

private final Map<String, Map<String, Service>> serviceMap = new ConcurrentHashMap<>();

通過是否存在ephemeral,為true，走AP模式，否則走CP模式。

Nacos 默認就是采用的AP模式使用Distro協議實現。實現的接口是EphemeralConsistencyService對節點信息的持久化主要是調用put方法,

會先寫入到DataStore中:

public void onPut(String key, Record value) {
    if (KeyBuilder.matchEphemeralInstanceListKey(key)) {
        Datum<Instances> datum = new Datum<>();
        datum.value = (Instances) value;
        datum.key = key;
        datum.timestamp.incrementAndGet();
         // 數據持久化到緩存中
        dataStore.put(key, datum);
    }

    if (!listeners.containsKey(key)) {
        return;
    }

    notifier.addTask(key, DataOperation.CHANGE);
}

總結

從依賴上找到需要啟動的是要加載的服務注冊類NacosDiscoveryAutoConfiguration,主要配置三個對象 NacosServiceRegistryNacosRegistrationNacosAutoServiceRegistration
NacosServiceRegistry類的register方法，封裝實例和心跳信息通過http請求，定時發送發送心跳包,默認時間間隔是5秒。通過http請求，發送實例信息。
服務端接收到心跳請求，更新心跳包最新時間。服務端在15秒沒有收到心跳包會將實例設為不健康，在30秒沒有收到心跳包會將臨時實例移除掉。接收到服務注冊接口，通過ephemeral判斷是否走AP還是走CP，AP模式使用Distro協議。通過調用EphemeralConsistencyService接口實現，持久化實例信息。