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= 服务发现（Service Discovery） =

'''服务发现'''是分布式系统中动态定位和识别网络服务的机制，它允许服务实例在启动或终止时自动注册或注销，使客户端无需硬编码服务地址即可访问后端资源。在现代微服务架构中，服务发现是保证高可用性、负载均衡和弹性扩展的核心组件。

== 核心概念 ==
=== 基本定义 ===
服务发现解决以下问题：
* '''动态IP管理'''：云环境中服务实例的IP地址可能频繁变化（如Kubernetes Pod）。
* '''负载均衡'''：客户端需将请求分发到多个服务实例。
* '''健康检查'''：自动剔除不可用实例。

=== 关键组件 ===
{| class="wikitable"
|+ 服务发现核心组件
! 组件 !! 功能
|-
| '''服务注册中心''' || 存储服务实例的元数据（如IP、端口、健康状态）
|-
| '''服务注册''' || 实例启动时向注册中心上报自身信息
|-
| '''服务查询''' || 客户端通过注册中心查找可用实例
|-
| '''健康检查''' || 定期验证实例是否存活
|}

== 实现模式 ==
=== 客户端发现模式 ===
客户端直接从注册中心获取实例列表并决定路由策略（如轮询、随机）。

<mermaid>
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Registry
    participant Service
    Client->>Registry: 查询服务A的实例列表
    Registry-->>Client: 返回实例列表 [IP1, IP2]
    Client->>Service: 请求→IP1
    Service-->>Client: 响应
</mermaid>

=== 服务端发现模式 ===
通过负载均衡器（如Nginx、AWS ALB）代理请求，客户端仅感知统一入口。

<mermaid>
graph LR
    Client -->|请求| LB(Load Balancer)
    LB -->|路由| Service1
    LB -->|路由| Service2
</mermaid>

== 技术实现示例 ==
=== 使用Consul的代码示例 ===
以下展示通过HashiCorp Consul实现服务注册与发现：

<syntaxhighlight lang="python">
# 服务注册示例（Python + Consul）
import consul

c = consul.Consul(host='localhost')

# 注册服务
service_id = "web-server-1"
c.agent.service.register(
    name="web",
    service_id=service_id,
    address="192.168.1.100",
    port=8080,
    check={
        "HTTP": "http://192.168.1.100:8080/health",
        "Interval": "10s"
    }
)

# 服务发现
index, data = c.health.service("web")
for service_info in data:
    print(f"可用实例: {service_info['Service']['Address']}:{service_info['Service']['Port']}")
</syntaxhighlight>

'''输出示例：'''
<pre>
可用实例: 192.168.1.100:8080
可用实例: 192.168.1.101:8080
</pre>

=== Kubernetes中的服务发现 ===
Kubernetes通过内置的DNS和Service资源实现服务发现：

<syntaxhighlight lang="yaml">
# Service定义示例
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  selector:
    app: web
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
</syntaxhighlight>

客户端只需访问<code>http://web-service</code>，DNS会自动解析到可用Pod的IP。

== 数学建模 ==
服务发现的可用性可通过以下公式计算：
<math>
A = 1 - \prod_{i=1}^{n} (1 - A_i)
</math>
其中：
* <math>A</math>为系统整体可用性
* <math>A_i</math>为单个服务实例的可用性

== 实际案例 ==
=== Netflix Eureka ===
Netflix开源的Eureka是客户端发现模式的典型代表：
* 每个服务启动时向Eureka Server注册
* 客户端通过Ribbon库从Eureka获取实例列表
* 默认30秒心跳检测，90秒未响应则剔除实例

=== Istio服务网格 ===
使用Envoy代理实现服务端发现：
* 控制平面（Istiod）管理服务注册
* 数据平面（Envoy）拦截流量并动态路由
* 支持mTLS加密和高级负载均衡策略

== 常见问题 ==
{| class="wikitable"
|+ 服务发现挑战与解决方案
! 问题 !! 解决方案
|-
| '''网络分区''' || 使用最终一致性模型（如Eureka的自我保护模式）
|-
| '''注册中心单点故障''' || 集群化部署（如Consul的Raft协议）
|-
| '''客户端缓存过时''' || TTL机制 + 定期刷新
|}

== 延伸阅读 ==
* 对比主流工具（Zookeeper vs etcd vs Consul）
* 服务发现与API网关的集成模式
* 在多云环境中的跨集群服务发现

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