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C++语言服务发现实现（从零开始构建微服务通信机制）

主机测评网
C++
2025-12-02
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在现代软件架构中，微服务已成为主流。当系统被拆分为多个独立的服务时，如何让这些服务彼此“找到”对方并进行通信，就成为了一个关键问题。这就是服务发现（Service Discovery）要解决的核心问题。

本文将带你从零开始，用 C++ 实现一个简易但完整的服务发现机制，即使你是编程新手，也能轻松理解并动手实践。我们将涵盖服务注册、心跳检测、服务查询等核心功能，并使用简单的网络通信和 JSON 数据格式。

什么是服务发现？

服务发现是指在一个分布式系统中，服务实例能够自动注册自己的位置（如 IP 和端口），其他服务可以通过一个中心化的“注册中心”来查找并连接到目标服务。常见的服务发现工具有 Consul、Eureka、ZooKeeper 等，但在某些轻量级或嵌入式场景中，我们可能希望用 C++ 自行实现一套简易机制。

C++语言服务发现实现（从零开始构建微服务通信机制） C++服务发现服务注册与发现微服务通信 C++分布式系统第1张

实现思路

我们将构建三个角色：

注册中心（Registry）：维护所有服务的列表，接收注册和查询请求。
服务提供者（Provider）：启动后向注册中心注册自己，并定期发送心跳。
服务消费者（Consumer）：向注册中心查询所需服务的地址，然后发起调用。

为了简化，我们将使用 TCP 套接字通信，并用 JSON 格式传递数据。依赖库包括：nlohmann/json.hpp（用于 JSON 解析）和标准 C++ 网络库（基于 POSIX sockets 或 Windows Winsock）。

第一步：搭建注册中心

注册中心是一个长期运行的服务器程序，监听固定端口（例如 8080）。它维护一个服务列表，结构如下：

// 服务信息结构体struct ServiceInfo {    std::string name;    std::string host;    int port;    std::time_t last_heartbeat;};std::map<std::string, std::vector<ServiceInfo>> service_registry; // key: 服务名

注册中心处理两类请求：

{"type": "register", "name": "user-service", "host": "192.168.1.10", "port": 9000}
{"type": "discover", "name": "user-service"}

第二步：服务提供者注册

服务启动后，主动连接注册中心并发送注册消息。同时，每 10 秒发送一次心跳，防止被注册中心剔除。

void sendHeartbeat(int sock, const std::string& service_name, const std::string& host, int port) {    nlohmann::json j;    j["type"] = "register";    j["name"] = service_name;    j["host"] = host;    j["port"] = port;    std::string msg = j.dump();    send(sock, msg.c_str(), msg.size(), 0);}// 主循环中定期调用while (running) {    sendHeartbeat(sock, "order-service", "127.0.0.1", 9001);    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));}

第三步：服务消费者查询

当消费者需要调用某个服务时，先向注册中心查询可用实例：

nlohmann::json queryService(const std::string& service_name) {    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    // ... 连接注册中心 ...        nlohmann::json req;    req["type"] = "discover";    req["name"] = service_name;    send(sock, req.dump().c_str(), req.dump().size(), 0);        char buffer[1024];    recv(sock, buffer, sizeof(buffer), 0);    return nlohmann::json::parse(buffer);}// 使用示例auto instances = queryService("user-service");if (!instances.empty()) {    std::string target_host = instances[0]["host"];    int target_port = instances[0]["port"];    // 连接该服务并发起业务调用}

第四步：健康检查与过期清理

注册中心需启动一个后台线程，定期扫描 service_registry，若某服务超过 30 秒未发送心跳，则将其移除：

void cleanupExpiredServices() {    while (true) {        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));        std::lock_guard<std::mutex> lock(registry_mutex);                for (auto& pair : service_registry) {            auto& services = pair.second;            services.erase(                std::remove_if(services.begin(), services.end(),                    [](const ServiceInfo& s) {                        return (std::time(nullptr) - s.last_heartbeat) > 30;                    }),                services.end()            );        }    }}