Nacos 2.0 正式發(fā)布，性能大幅提升 10 倍！

Nacos 項目起源于阿里巴巴內(nèi)部的五彩石項目，從 2008 年開始，就已經(jīng)在內(nèi)部孵化了。近年來受 Eureka、Consul 等項目的影響，Nacos 越來越受歡迎！

目前 Nacos 支持主流微服務(wù)開發(fā)語言&主流服務(wù)框架和配置管理框架，比如支持 Duboo、SpringCloud、SCA，還對接了一些云原生的組件比如 coreDNS 和 sentinel 等。

客戶端語言方面目前支持 Java，go python 等主流語言，最近剛發(fā)布正式版本的還支持 C# 和 C++。

最近 Nacos 更新動作頻頻，Nacos 2.X 版本迎來了首秀，在 1.X 的架構(gòu)基礎(chǔ)上 新增了對長連接模型的支持。通信層目前通過 grpc 實現(xiàn)了長連接 RPC 調(diào)用和推送能力，使用長鏈接的好處大幅度減少了 1.x 輪詢心跳頻繁導致 JVM Full GC。

1.X架構(gòu)存在的問題

接下來看一下 Nacos1.X 架構(gòu)所面臨的幾個比較重要的問題。

一句話總結(jié)，心跳多，無效查詢多，心跳續(xù)約感知變化慢，連接消耗大，資源空耗嚴重。

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1. 心跳數(shù)量多，導致 TPS 居高不下

通過心跳續(xù)約，當服務(wù)規(guī)模上升時，特別是類似 Dubbo 的接口級服務(wù)較多時，心跳及配置元數(shù)據(jù)的輪詢數(shù)量眾多，導致集群 TPS 很高，系統(tǒng)資源高度空耗。

1. 通過心跳續(xù)約感知服務(wù)變化，時延長

心跳續(xù)約需要達到超時時間才會移除并通知訂閱者，默認為 15 s，時延較長，時效性差。若改短超時時間，當網(wǎng)絡(luò)抖動時，會頻繁觸發(fā)變更推送，對客戶端服務(wù)端都有更大損耗。

1. UDP 推送不可靠，導致 QPS 居高不下

由于 UDP 不可靠，因此客戶端測需要每隔一段時間進行對賬查詢，保證客戶端緩存的服務(wù)列表的狀態(tài)正確，當訂閱客戶端規(guī)模上升時，集群 QPS 很高，但大多數(shù)服務(wù)列表其實不會頻繁改變，造成無效查詢，從而存在資源空耗。

1. 基于 HTTP 短連接模型，TIME_WAIT 狀態(tài)連接過多

HTTP 短連接模型，每次客戶端請求都會創(chuàng)建和銷毀 TCP 鏈接，TCP 協(xié)議銷毀的鏈接狀態(tài)是 WAIT_TIME，完全釋放還需要一定時間，當 TPS 和 QPS 較高時，服務(wù)端和客戶端可能有大量的 WAIT_TIME 狀態(tài)鏈接，從而會導致 connect time out 錯誤或者 Cannot assign requested address 的問題。

1. 配置模塊的 30 秒長輪詢引起的頻繁 GC

配置模塊使用 HTTP 短連接阻塞模型來模擬長連接通信，但是由于并非真實的長連接模型，因此每 30 秒需要進行一次請求和數(shù)據(jù)的上下文切換，每一次切換都有引起造成一次內(nèi)存浪費，從而導致服務(wù)端頻繁 GC。

Nacos 2.x 架構(gòu)的優(yōu)缺點

前面簡要介紹了 Nacos 2.x 的架構(gòu)和新模型的工作方式，接下來我們分析一下這樣的改動有哪些優(yōu)缺點。

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優(yōu)點

1. 客戶端不再需要定時發(fā)送實例心跳，只需要有一個維持連接可用 keepalive 消息即可。重復 TPS 可以大幅降低。
2. TCP 連接斷開可以被快速感知到，提升反應速度。
3. 長連接的流式推送，比 UDP 更加可靠；nio 的機制具有更高的吞吐量，而且由于可靠推送，可以加長客戶端用于對賬服務(wù)列表的時間，甚至刪除相關(guān)的請求。重復的無效 QPS 可以大幅降低。
4. 長連接避免頻繁連接開銷，可以大幅緩解 TIME_ WAIT 問題。
5. 真實的長連接，解決配置模塊 GC 問題。
6. 更細粒度的同步內(nèi)容，減少服務(wù)節(jié)點間的通信壓力。

缺點

沒有銀彈的方案，新架構(gòu)也會引入一些新問題

1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜度上升，管理連接狀態(tài)，連接的負載均衡需要管理。
2. 數(shù)據(jù)由原來的無狀態(tài)，變?yōu)榕c連接綁定的有狀態(tài)數(shù)據(jù)，流程鏈路更長。
3. RPC 協(xié)議的觀測性不如 HTTP。即使 gRPC 基于 HTTP2.0 Stream 實現(xiàn)，仍然不如直接使用 HTTP 協(xié)議來的直觀。

性能提升

Nacos 2.x 服務(wù)發(fā)現(xiàn)性能測試都是針對重點功能，通過對 3 節(jié)點規(guī)模集群進行壓測，可以看到接口性能負載和容量，以及對比相同/類似場景下 Nacos1.X 版本的提升。

• 壓測時服務(wù)及實例容量達到百萬級，集群運行持續(xù)穩(wěn)定，達到預期；（該場景沒有計算頻繁變更導致的頻繁推送內(nèi)容，僅單純計算容量上線，附帶推送的真實場景將在下輪壓測報告中給出）
• 注冊/注銷實例 TPS 達到 26000 以上，總體較 Nacos1.X 提升至少 2 倍，接口達到預期；
• 查詢實例 TPS 能夠達到 30000 以上，總體較 Nacos1.X 提升 3 倍左右，接口達到預期；

兼容性

配置中心

• 完全兼容 1.X 客戶端所有 API 接口方法
• 完全實現(xiàn) 2.X 客戶端所有 API 接口方法
• 完全兼容所有配置中心相關(guān) openAPI

服務(wù)發(fā)現(xiàn)

由于服務(wù)發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型發(fā)生了比較重大的改變，因此以下功能暫時未支持。

• 查看當前集群 leader（將廢棄）
• 批量更新實例元數(shù)據(jù)(Beta，不支持)
• 批量刪除實例元數(shù)據(jù)(Beta，不支持)

控制臺

• 完全兼容配置中心相關(guān)頁面及功能
• 完全兼容權(quán)限控制相關(guān)頁面及功能
• 完全兼容命名空間相關(guān)頁面及功能
• 完全兼容集群管理相關(guān)頁面及功能
• 完全兼容服務(wù)發(fā)現(xiàn)相關(guān)頁面及功能

Spring Cloud Alibaba 適配

由于目前 Spring cloud alibaba 2.2.5 版本內(nèi)置的 nacos-client 為 1.4.1，可通過指定 nacos-client 方式，提前使用 Nacos2.0 長連接功能。

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    <version>2.2.5.RELEASE</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
            <artifactId>nacos-client</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
    <version>2.2.5.RELEASE</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
            <artifactId>nacos-client</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
    <artifactId>nacos-client</artifactId>
    <version>2.0.0</version>
</dependency>

最后，期待大家搶先體驗，幫助發(fā)現(xiàn)修復 bug，改善社區(qū)，貢獻智慧，參與 Nacos 開源社區(qū)建設(shè)！Nacos 項目起源于阿里巴巴內(nèi)部的五彩石項目，從 2008 年開始，就已經(jīng)在內(nèi)部孵化了。近年來受 Eureka、Consul 等項目的影響，Nacos 越來越受歡迎！

目前 Nacos 支持主流微服務(wù)開發(fā)語言&主流服務(wù)框架和配置管理框架，比如支持 Duboo、SpringCloud、SCA，還對接了一些云原生的組件比如 coreDNS 和 sentinel 等。

客戶端語言方面目前支持 Java，go python 等主流語言，最近剛發(fā)布正式版本的還支持 C# 和 C++。

最近 Nacos 更新動作頻頻，Nacos 2.X 版本迎來了首秀，在 1.X 的架構(gòu)基礎(chǔ)上 新增了對長連接模型的支持。通信層目前通過 grpc 實現(xiàn)了長連接 RPC 調(diào)用和推送能力，使用長鏈接的好處大幅度減少了 1.x 輪詢心跳頻繁導致 JVM Full GC。