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サービスディスカバリー

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説明

サービスディスカバリーは、Nacos に着想を得た、動的なサービスレジストリ、ヘルスチェック監視、インテリジェントな負荷分散のパターンを、クラウドネイティブアプリケーション向けに実装します。サービスは起動時に自らを登録し、機能とヘルス状態を通知します。コンシューマーはハードコードされたアドレスを使わずにサービスを検出できます。レジストリが、サービスのトポロジーに関する唯一の信頼できる情報源になります。

マイクロサービスやエッジ分散アーキテクチャでは、サービスは一時的なものです。インスタンスは増減し、複数のリージョンにデプロイされ、それぞれ独立して障害が発生します。サービス URL をハードコードすると、トポロジーが変わるたびに破綻する脆弱な結合が生じます。サービスディスカバリーは、静的な設定を、システムの実際の状態を常に反映する動的なレジストリに置き換えます。

このスキルでは、互いに補完する3つのパターンを扱います。自己登録（サービスが自らを通知する）、ヘルスチェック（レジストリが稼働状態を検証する）、クライアント側ディスカバリー（コンシューマーがレジストリに問い合わせ、インスタンスを選択する）です。これらのパターンを組み合わせることで、手動で設定を変更せずに、ゼロダウンタイムデプロイ、自動フェイルオーバー、リージョンを考慮したルーティングを実現できます。

使用する場面

• 動的スケーリングに対応するマイクロサービスアーキテクチャを構築する場合
• ヘルスチェックに基づく負荷分散を実装する場合
• ハードコードされたサービス URL を動的ディスカバリーに置き換える場合
• ブルーグリーンデプロイやカナリアデプロイに対応する場合
• リージョンを考慮したルーティングを行うマルチリージョンアプリケーションを構築する場合
• 相互に検出する必要がある複数の Workers またはサービスを統合する場合

仕組み

sequenceDiagram
    participant S as Service Instance
    participant R as Service Registry
    participant C as Consumer
    participant H as Health Checker

    S->>R: Register(name, address, metadata)
    R->>R: Store in registry
    loop Every 10s
        H->>S: Health check (HTTP/TCP)
        S->>H: 200 OK / Healthy
        H->>R: Update health status
    end
    C->>R: Discover("payment-service")
    R->>C: [instance-1:8080, instance-2:8080]
    C->>C: Select instance (round-robin/weighted)
    C->>S: Send request to selected instance

サービスは起動時に登録し、シャットダウン時に登録解除します。ヘルスチェッカーは稼働状態を継続的に検証します。コンシューマーはレジストリに問い合わせ、負荷分散戦略を適用してインスタンスを選択します。

実装

interface ServiceInstance {
  id: string;
  name: string;
  address: string;
  port: number;
  metadata: Record<string, string>;
  health: "healthy" | "degraded" | "unhealthy";
  lastHeartbeat: number;
}

class ServiceRegistry {
  private instances = new Map<string, ServiceInstance[]>();

  register(instance: ServiceInstance): void {
    const existing = this.instances.get(instance.name) ?? [];
    existing.push({ ...instance, lastHeartbeat: Date.now() });
    this.instances.set(instance.name, existing);
  }

  deregister(serviceName: string, instanceId: string): void {
    const existing = this.instances.get(serviceName) ?? [];
    this.instances.set(
      serviceName,
      existing.filter(i => i.id !== instanceId)
    );
  }

  discover(serviceName: string): ServiceInstance[] {
    const instances = this.instances.get(serviceName) ?? [];
    return instances.filter(i => i.health === "healthy");
  }

  heartbeat(serviceName: string, instanceId: string): void {
    const instances = this.instances.get(serviceName) ?? [];
    const instance = instances.find(i => i.id === instanceId);
    if (instance) instance.lastHeartbeat = Date.now();
  }

  pruneStale(maxAgeMs: number = 30_000): void {
    const cutoff = Date.now() - maxAgeMs;
    for (const [name, instances] of this.instances) {
      this.instances.set(
        name,
        instances.filter(i => i.lastHeartbeat > cutoff)
      );
    }
  }
}

function loadBalance(instances: ServiceInstance[]): ServiceInstance {
  const weights = instances.map(i =>
    i.health === "healthy" ? 100 : i.health === "degraded" ? 25 : 0
  );
  const totalWeight = weights.reduce((sum, w) => sum + w, 0);
  let random = Math.random() * totalWeight;
  for (let i = 0; i < instances.length; i++) {
    random -= weights[i];
    if (random <= 0) return instances[i];
  }
  return instances[0];
}

ベストプラクティス

• サービスのシャットダウンシグナル（SIGTERM）を受けた際に、適切に登録解除を実装します
• ハートビート TTL（デフォルトは30s）を使用して、応答しないインスタンスを自動的に削除します
• スマートルーティングに備え、登録情報にメタデータ（バージョン、リージョン、機能）を含めます
• ディスカバリーの障害に対処できるよう、コンシューマー側にサーキットブレーカーを実装します
• レジストリの負荷を軽減するため、ディスカバリーの結果を短い TTL でローカルにキャッシュします
• インフラストラクチャのメトリクスとして、レジストリのサイズとヘルスチェックのレイテンシを監視します

プラットフォームの互換性

プラットフォーム	サポート	備考
Cursor	完全	設定＋コード生成
VS Code	完全	マイクロサービスツール
Windsurf	完全	クラウドネイティブ対応
Claude Code	完全	アーキテクチャのガイダンス
Cline	完全	サービスのスキャフォールディング
aider	部分的	コードレベルのサポートのみ

関連スキル

• Cloudflare Workers
• Configuration Management
• Observability
• Sandbox Hardening

キーワード

service-discovery nacos health-check load-balancing microservices registry cloud-native dynamic-routing

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