Nacos實(shí)現(xiàn)原理詳解

Nacos架構(gòu)

• Provider APP：服務(wù)提供者

• Consumer APP：服務(wù)消費(fèi)者

• Name Server：通過(guò)VIP（Virtual IP）或DNS的方式實(shí)現(xiàn)Nacos高可用集群的服務(wù)路由

• Nacos Server：Nacos服務(wù)提供者，里面包含的Open API是功能訪問(wèn)入口，Conig Service、Naming Service 是Nacos提供的配置服務(wù)、命名服務(wù)模塊。Consitency Protocol是一致性協(xié)議，用來(lái)實(shí)現(xiàn)Nacos集群節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步，這里使用的是Raft算法（Etcd、Redis哨兵選舉）

• Nacos Console：控制臺(tái)

注冊(cè)中心的原理

• 服務(wù)實(shí)例在啟動(dòng)時(shí)注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)表，并在關(guān)閉時(shí)注銷

• 服務(wù)消費(fèi)者查詢服務(wù)注冊(cè)表，獲得可用實(shí)例

• 服務(wù)注冊(cè)中心需要調(diào)用服務(wù)實(shí)例的健康檢查API來(lái)驗(yàn)證它是否能夠處理請(qǐng)求

SpringCloud完成注冊(cè)的時(shí)機(jī)

在Spring-Cloud-Common包中有一個(gè)類org.springframework.cloud. client.serviceregistry .ServiceRegistry?，它是Spring Cloud提供的服務(wù)注冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。集成到Spring Cloud中實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊(cè)的組件,都會(huì)實(shí)現(xiàn)該接口。

該接口有一個(gè)實(shí)現(xiàn)類是NacoServiceRegistry。

SpringCloud集成Nacos的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

在spring-clou-commons包的META-INF/spring.factories中包含自動(dòng)裝配的配置信息如下：

其中AutoServiceRegistrationAutoConfiguration就是服務(wù)注冊(cè)相關(guān)的配置類：

在AutoServiceRegistrationAutoConfiguration配置類中,可以看到注入了一個(gè)AutoServiceRegistration實(shí)例,該類的關(guān)系圖如下所示。

可以看出,?AbstractAutoServiceRegistration抽象類實(shí)現(xiàn)了該接口,并且最重要的是NacosAutoServiceRegistration繼承了AbstractAutoServiceRegistration。

看到EventListener我們就應(yīng)該知道，Nacos是通過(guò)Spring的事件機(jī)制繼承到SpringCloud中去的。

AbstractAutoServiceRegistration實(shí)現(xiàn)了onApplicationEvent抽象方法,并且監(jiān)聽(tīng)WebServerInitializedEvent事件(當(dāng)Webserver初始化完成之后) , 調(diào)用this.bind ( event )方法。

最終會(huì)調(diào)用NacosServiceREgistry.register()方法進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)。

NacosServiceRegistry的實(shí)現(xiàn)

在NacosServiceRegistry.registry方法中,調(diào)用了Nacos Client SDK中的namingService.registerInstance完成服務(wù)的注冊(cè)。

跟蹤NacosNamingService的registerInstance()方法：

• 通過(guò)beatReactor.addBeatInfo()創(chuàng)建心跳信息實(shí)現(xiàn)健康檢測(cè), Nacos Server必須要確保注冊(cè)的服務(wù)實(shí)例是健康的,而心跳檢測(cè)就是服務(wù)健康檢測(cè)的手段。

• serverProxy.registerService()實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊(cè)

心跳機(jī)制：

從上述代碼看,所謂心跳機(jī)制就是客戶端通過(guò)schedule定時(shí)向服務(wù)端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包 ,然后啟動(dòng)-個(gè)線程不斷檢測(cè)服務(wù)端的回應(yīng),如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到服務(wù)端的回應(yīng),則認(rèn)為服務(wù)器出現(xiàn)了故障。Nacos服務(wù)端會(huì)根據(jù)客戶端的心跳包不斷更新服務(wù)的狀態(tài)。

注冊(cè)原理：

Nacos提供了SDK和Open API兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊(cè)。

Open API：

SDK：

這兩種形式本質(zhì)都一樣，底層都是基于HTTP協(xié)議完成請(qǐng)求的。所以注冊(cè)服務(wù)就是發(fā)送一個(gè)HTTP請(qǐng)求：

對(duì)于nacos服務(wù)端，對(duì)外提供的服務(wù)接口請(qǐng)求地址為nacos/v1/ns/instance，實(shí)現(xiàn)代碼咋nacos-naming模塊下的InstanceController類中：

• 從請(qǐng)求參數(shù)匯總獲得serviceName（服務(wù)名）和namespaceId（命名空間Id）

• 調(diào)用registerInstance注冊(cè)實(shí)例

• 創(chuàng)建一個(gè)控服務(wù)（在Nacos控制臺(tái)“服務(wù)列表”中展示的服務(wù)信息），實(shí)際上是初始化一個(gè)serviceMap，它是一個(gè)ConcurrentHashMap集合

• getService，從serviceMap中根據(jù)namespaceId和serviceName得到一個(gè)服務(wù)對(duì)象

• 調(diào)用addInstance添加服務(wù)實(shí)例

• 根據(jù)namespaceId、serviceName從緩存中獲取Service實(shí)例

• 如果Service實(shí)例為空，則創(chuàng)建并保存到緩存中

• 通過(guò)putService()方法將服務(wù)緩存到內(nèi)存

• service.init()建立心跳機(jī)制

• consistencyService.listen實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性監(jiān)聽(tīng)

service.init ( )方法的如下圖所示，它主要通過(guò)定時(shí)任務(wù)不斷檢測(cè)當(dāng)前服務(wù)下所有實(shí)例最后發(fā)送心跳包的時(shí)間。如果超時(shí),則設(shè)置healthy為false表示服務(wù)不健康,并且發(fā)送服務(wù)變更事件。

在這里請(qǐng)大家思考一一個(gè)問(wèn)題,服務(wù)實(shí)例的最后心跳包更新時(shí)間是誰(shuí)來(lái)觸發(fā)的?實(shí)際上前面有講到, Nacos客戶端注冊(cè)服務(wù)的同時(shí)也建立了心跳機(jī)制。

putService方法，它的功能是將Service保存到serviceMap中：

繼續(xù)調(diào)用addInstance方法把當(dāng)前注冊(cè)的服務(wù)實(shí)例保存到Service中：

總結(jié)：

• Nacos客戶端通過(guò)Open API的形式發(fā)送服務(wù)注冊(cè)請(qǐng)求
• Nacos服務(wù)端收到請(qǐng)求后，做以下三件事：
• 構(gòu)建一個(gè)Service對(duì)象保存到ConcurrentHashMap集合中
• 使用定時(shí)任務(wù)對(duì)當(dāng)前服務(wù)下的所有實(shí)例建立心跳檢測(cè)機(jī)制
• 基于數(shù)據(jù)一致性協(xié)議服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步

服務(wù)提供者地址查詢

Open API：

SDK：

InstanceController中的list方法：

• 解析請(qǐng)求參數(shù)

• 通過(guò)doSrvIPXT返回服務(wù)列表數(shù)據(jù)

• 根據(jù)namespaceId、serviceName獲得Service實(shí)例

• 從Service實(shí)例中基于srvIPs得到所有服務(wù)提供者實(shí)例

• 遍歷組裝JSON字符串并返回

Nacos服務(wù)地址動(dòng)態(tài)感知原理

可以通過(guò)subscribe方法來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)，其中serviceName表示服務(wù)名、EventListener表示監(jiān)聽(tīng)到的事件：

具體調(diào)用方式如下：

或者調(diào)用selectInstance方法，如果將subscribe屬性設(shè)置為true，會(huì)自動(dòng)注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)：

Nacos客戶端中有一個(gè)HostReactor類，它的功能是實(shí)現(xiàn)服務(wù)的動(dòng)態(tài)更新，基本原理是：

• 客戶端發(fā)起時(shí)間訂閱后，在HostReactor中有一個(gè)UpdateTask線程，每10s發(fā)送一次Pull請(qǐng)求，獲得服務(wù)端最新的地址列表

• 對(duì)于服務(wù)端，它和服務(wù)提供者的實(shí)例之間維持了心跳檢測(cè)，一旦服務(wù)提供者出現(xiàn)異常，則會(huì)發(fā)送一個(gè)Push消息給Nacos客戶端，也就是服務(wù)端消費(fèi)者

• 服務(wù)消費(fèi)者收到請(qǐng)求之后，使用HostReactor中提供的processServiceJSON解析消息，并更新本地服務(wù)地址列表