## 概述 在 Spring Cloud Netflix 階段我們采用 Eureka 做作為我們的服務注冊與發現服務器，現利用 Spring Cloud Alibaba 提供的 Nacos 組件替代該方案。 [Nacos 官網](https://nacos.io/zh-cn/) ## 什么是 Nacos Nacos是一款比較新的技術產品，在2018年7月開源，它致力于發現、配置和管理微服務，可以作為服務的注冊中心和配置中心。Nacos?提供了一組簡單易用的特性集，以“服務”為中心，能夠提供快速實現動態服務發現、服務配置、服務元數據及流量管理能力。  ## Nacos數據模型 在Nacos的架構中有一個名字服務?(Naming?Service)，提供了分布式系統中所有對象(Object)、實體(Entity)的“名字”到關聯的元數據之間的映射管理服務，解決了namespace到clusterId的路由問題。Nacos數據模型相對復雜，因為Nacos為服務的管理提供了很多特性，這些特性都被體現在數據的建模上。下面我們先來看看這張圖：  服務層和實例層很好理解，因為在分布式中一個服務必然會有多個節點，但是Nacos在服務層與實例層中間新增了一個集群層，一個服務對應多個集群，一個集群對應多個實例。這個集群層帶來了以下收益： * Nacos的隔離性也從物理節點級別上升到了集群級別； * 在進行水平擴縮容的時候，也可以進行集群級別的伸縮； * 在應用需要使用Nacos時候，可以直接以集群為單位進行支撐。 實例分為兩種臨時實例和持久化實例： * 臨時實例：使用客戶端上報模式，需要能夠自動摘除不健康實例，并且不需要持久化，而上層的業務服務，例如微服務或者?Dubbo?服務，服務的?Provider?端支持添加匯報心跳的邏輯，就可以作為臨時實例進行注冊。 * 持久化實例：服務端來主動探測是否健康，因為客戶端不會上報心跳，那么自然就不能去自動摘除下線的實例。一些基礎的組件例如數據庫、緩存等，這些往往不能上報心跳，這種類型的服務在注冊時，就需要作為持久化實例注冊。 上面是從服務出發的數據模型。下面則是把視野放大，從不同環境出發，建立起更廣泛的數據模型，也可以理解為對不同環境的相同服務做了數據隔離。 ## 不同粒度的服務數據隔離  從命名空間到單個實例，中間經歷了組、服務、集群的層級劃分。每一個層級對應著不一樣的粒度的數據隔離，有效的滿足多業務多環境下的不同數據隔離需求。 這種圖要表達的意思很簡單，在Service層外面還包有兩層，分別是命名空間和組。 * 命名空間：業務在開發的時候可以將開發環境和生產環境分開，或者根據不同的業務線存在多個生產環境，命名空間常用場景之一就是不同環境的配置的區分隔離，例如開發測試環境和生產環境的資源（如配置、服務）隔離等。 * 組：對服務進行分組，可以滿足接口級別的隔離。 ## 一致性協議 Nacos作為服務的注冊中心，同樣也需要面對數據的一致性問題，也就是需要在CAP理論中選擇，在最新的版本中，Nacos支持AP原則和CP原則兩種原則。 Nacos中的CP原則實現是基于簡化的Raft，主要是一主多從策略，Raft有三類角色Leader（領袖）、Follower（群眾）以及Candidate（候選人）。Raft的選舉過程和上一小節將到的ZAB協議選舉過程是一樣的，也需要獲得半數以上的票才能夠成功選出Leader。有一點小的區別是，ZAB的Follower在投票給一個Leader之前必須和Leader的日志達成一致，而Raft的Follower則簡單地說是誰的term高就投票給誰。Raft?協議也和ZAB協議一樣強依賴?Leader?節點的可用性來確保集群數據的一致性。只有Leader節點才有權力領導寫操作。它的寫操作流程跟我在上一小節講到的ZAB協議流程一樣類似于二階段提交的流程。在心跳檢測中Raft協議的心跳是從Leader到Follower,?而ZAB協議則相反。Raft和ZAB如此相似，歸根結底是因為Raft和ZAB都是Paxos算法的簡化和優化，并且把Paxos更加的具象化，讓人易于實現和理解。 Nacos中的AP原則實現基于阿里自研協議?Distro。Distro?協議則是參考了內部?ConfigServer?和開源?Eureka。該實現沒有主從之分，當客戶端請求的某個節點掛了后，不會有類似于選主的過程，客戶端請求會自動切換到新的Nacos節點，當宕機的節點恢復后，又會重新回到集群管理內。所要做的就是同步一些新的服務注冊信息給重啟的Nacos節點，達到數據一致的效果。 在Nacos中如何切換AP原則和CP原則，主要切換的條件是注冊的服務實例是否是臨時實例。如果是臨時實例，則選用的是Nacos中的AP原則。 ## 服務注冊中心技術對比  ## eureka與nacos的區別 * eureka采用AP模式實現注冊中心，無中心節點無leader概念，采用peertopeer集群架構 * nacos 默認采用AP模式，在1.0版本之后增加了AP+CP的混合模式實現注冊中心，采用raft協議，有leader概念 ## 安裝部署 ### 準備環境 Nacos 依賴 Java 環境來運行。如果您是從代碼開始構建并運行 Nacos，還需要為此配置 Maven 環境，請確保是在以下版本環境中安裝使用: * 64 bit OS，支持 Linux/Unix/Mac/Windows，推薦選用 Linux/Unix/Mac。 * 64 bit JDK 1.8+ ### 啟動 * windowd啟動方式 ``` D:\open-capacity-platform\register-center>h: H:\>cd alibaba H:\alibaba>cd open-capacity-platform H:\alibaba\open-capacity-platform>cd register-center H:\alibaba\open-capacity-platform\register-center>cd nacos-server H:\alibaba\open-capacity-platform\register-center\nacos-server>cd bin H:\alibaba\open-capacity-platform\register-center\nacos-server\bin>startup.cmd ``` * Linux啟動方式 ./startup.sh -m standalone ## 訪問服務 打開瀏覽器訪問：http://localhost:8848/nacos  **注：從 0.8.0 版本開始，需要登錄才可訪問，默認賬號密碼為 nacos/nacos** ## nacos服務注冊,可參考user-ceneter 引入POM ``` <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId> </dependency> ``` bootstrap.yml增加以下配置 ``` spring: cloud: nacos: discovery: server-addr: ip:prot #nacos的地址 ``` 工程啟動類添加以下注解 ``` @EnableDiscoveryClient ``` ## nacos API > 用API服務注冊，由于未心跳檢測，服務發現服務不會一直有效 ### 服務注冊API  ### 服務發現API  ### 控制臺查看  ## nacos源碼分析 ### nacos數據結構  ### nacos 整體結構  ### 內核原理 通過NacosServiceRegistry實現了ServiceRegistry接口,ServiceInstance可以拿到當前注冊實例。 #### 注冊 nacos-client注冊 ``` @Override public void register(Registration registration) { if (StringUtils.isEmpty(registration.getServiceId())) { log.warn("No service to register for nacos client..."); return; } String serviceId = registration.getServiceId(); Instance instance = new Instance(); instance.setIp(registration.getHost()); instance.setPort(registration.getPort()); instance.setWeight(nacosDiscoveryProperties.getWeight()); instance.setClusterName(nacosDiscoveryProperties.getClusterName()); instance.setMetadata(registration.getMetadata()); try { namingService.registerInstance(serviceId, instance); log.info("nacos registry, {} {}:{} register finished", serviceId, instance.getIp(), instance.getPort()); } catch (Exception e) { log.error("nacos registry, {} register failed...{},", serviceId, registration.toString(), e); } } ``` #### 心跳 定時發送給nacos-server ``` package com.alibaba.nacos.client.naming.beat; import com.alibaba.nacos.api.common.Constants; import com.alibaba.nacos.client.monitor.MetricsMonitor; import com.alibaba.nacos.client.naming.net.NamingProxy; import com.alibaba.nacos.client.naming.utils.UtilAndComs; import java.util.Map; import java.util.concurrent.*; import static com.alibaba.nacos.client.utils.LogUtils.NAMING_LOGGER; /** * @author harold */ public class BeatReactor { private ScheduledExecutorService executorService; private volatile long clientBeatInterval = 5 * 1000; private NamingProxy serverProxy; public final Map<String, BeatInfo> dom2Beat = new ConcurrentHashMap<String, BeatInfo>(); public BeatReactor(NamingProxy serverProxy) { this(serverProxy, UtilAndComs.DEFAULT_CLIENT_BEAT_THREAD_COUNT); } public BeatReactor(NamingProxy serverProxy, int threadCount) { this.serverProxy = serverProxy; executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(threadCount, new ThreadFactory() { @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread thread = new Thread(r); thread.setDaemon(true); thread.setName("com.alibaba.nacos.naming.beat.sender"); return thread; } }); executorService.schedule(new BeatProcessor(), 0, TimeUnit.MILLISECONDS); } public void addBeatInfo(String serviceName, BeatInfo beatInfo) { NAMING_LOGGER.info("[BEAT] adding beat: {} to beat map.", beatInfo); dom2Beat.put(buildKey(serviceName, beatInfo.getIp(), beatInfo.getPort()), beatInfo); MetricsMonitor.getDom2BeatSizeMonitor().set(dom2Beat.size()); } public void removeBeatInfo(String serviceName, String ip, int port) { NAMING_LOGGER.info("[BEAT] removing beat: {}:{}:{} from beat map.", serviceName, ip, port); dom2Beat.remove(buildKey(serviceName, ip, port)); MetricsMonitor.getDom2BeatSizeMonitor().set(dom2Beat.size()); } public String buildKey(String serviceName, String ip, int port) { return serviceName + Constants.NAMING_INSTANCE_ID_SPLITTER + ip + Constants.NAMING_INSTANCE_ID_SPLITTER + port; } class BeatProcessor implements Runnable { @Override public void run() { try { for (Map.Entry<String, BeatInfo> entry : dom2Beat.entrySet()) { BeatInfo beatInfo = entry.getValue(); if (beatInfo.isScheduled()) { continue; } beatInfo.setScheduled(true); executorService.schedule(new BeatTask(beatInfo), 0, TimeUnit.MILLISECONDS); } } catch (Exception e) { NAMING_LOGGER.error("[CLIENT-BEAT] Exception while scheduling beat.", e); } finally { executorService.schedule(this, clientBeatInterval, TimeUnit.MILLISECONDS); } } } class BeatTask implements Runnable { BeatInfo beatInfo; public BeatTask(BeatInfo beatInfo) { this.beatInfo = beatInfo; } @Override public void run() { long result = serverProxy.sendBeat(beatInfo); beatInfo.setScheduled(false); if (result > 0) { clientBeatInterval = result; } } } } ``` ### 功能說明 ServiceManager是nacos naming server中service核心管理類。在啟動時會執行一次本地信息到其他服務器，while(true)發生改變的service隊列內容進行本地更新，同時啟動對com.alibaba.nacos.naming.domains.meta.前綴的key的監聽；在運行過程中，執行controller接受的相關請求的功能，完成本地狀態和遠程服務器同步。 ## nacos流程圖  ## Nacos 注冊中心的心跳機制 與 Nacos 服務器之間的通信過程。在微服務啟動后每過5秒，會由微服務內置的 Nacos 客戶端主動向 Nacos 服務器發起心跳包（HeartBeat）。心跳包會包含當前服務實例的名稱、IP、端口、集群名、權重等信息。  如果你開啟微服務 Debug?日志，會清晰地看到每?5?秒一個心跳請求被發送到?Nacos 的 /nacos/v1/ns/instance/beat 接口，該請求會被 Nacos 服務器內置的 naming 模塊處理。 ``` 17:11:23.826 DEBUG 10720 --- [ing.beat.sender] s.n.www.protocol.http.HttpURLConnection : sun.net.www.MessageHeader@665891d213 pairs: {PUT /nacos/v1/ns/instance/beat?app=unknown&serviceName=DEFAULT_GROUP%40%40sample-service&namespaceId=public&port=9000&clusterName=DEFAULT&ip=119.27.173.249 HTTP/1.1: null}{Content-Type: application/x-www-form-urlencoded}{Accept-Charset: UTF-8}{Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch}{Content-Encoding: gzip}{Client-Version: 1.3.2}{User-Agent: Nacos-Java-Client:v1.3.2}{RequestId: 6447aa06-9d70-41ea-83ef-cd27af1d3422}{Request-Module: Naming}{Host: 119.27.173.249:8848}{Accept: text/html, image/gif, image/jpeg, *; q=.2, */*; q=.2}{Connection: keep-alive}{Content-Length: 326} 17:11:28.837 DEBUG 10720 --- [ing.beat.sender] s.n.www.protocol.http.HttpURLConnection : sun.net.www.MessageHeader@5f00479a12 pairs: {PUT /nacos/v1/ns/instance/beat?app=unknown&serviceName=DEFAULT_GROUP%40%40sample-service&namespaceId=public&port=9000&clusterName=DEFAULT&ip=119.27.173.249 HTTP/1.1: null}{Content-Type: application/x-www-form-urlencoded}{Accept-Charset: UTF-8}{Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch}{Content-Encoding: gzip}{Client-Version: 1.3.2}{User-Agent: Nacos-Java-Client:v1.3.2}{RequestId: 9fdf2264-9704-437f-bd34-7c9ee5e0be41}{Request-Module: Naming}{Host: 119.27.173.249:8848}{Accept: text/html, image/gif, image/jpeg, *; q=.2, */*; q=.2}{Connection: keep-alive} 17:11:38.847 DEBUG 10720 --- [ing.beat.sender] s.n.www.protocol.http.HttpURLConnection : sun.net.www.MessageHeader@3521283812 pairs: {PUT /nacos/v1/ns/instance/beat?app=unknown&serviceName=DEFAULT_GROUP%40%40sample-service&namespaceId=public&port=9000&clusterName=DEFAULT&ip=119.27.173.249 HTTP/1.1: null}{Content-Type: application/x-www-form-urlencoded}{Accept-Charset: UTF-8}{Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch}{Content-Encoding: gzip}{Client-Version: 1.3.2}{User-Agent: Nacos-Java-Client:v1.3.2}{RequestId: ccb6a586-897f-4036-9c0d-c614e2ff370a}{Request-Module: Naming}{Host: 119.27.173.249:8848}{Accept: text/html, image/gif, image/jpeg, *; q=.2, */*; q=.2}{Connection: keep-alive} ``` naming 模塊在接收到心跳包后，會按下圖邏輯處理心跳包并返回響應： naming 模塊收到心跳包，首先根據 IP 與端口判斷 Nacos 是否存在該服務實例？如果實例信息不存在，在 Nacos 中注冊登記該實例。而注冊的本質是將新實例對象存儲在Map集合中；  如果實例信息已存在，記錄本次心跳包發送時間； * 設置實例狀態為“健康”； * 推送“微服務狀態變更”消息； * naming 模塊返回心跳包時間間隔。 那 Nacos 又是如何將無效實例從可用實例中剔除呢？Nacos Server 內置的邏輯是每過 20 秒對“實例 Map”中的所有“非健康”實例進行掃描，如發現“非健康”實例，隨即從Map中將該實例刪除。