Nacos注册中心之概要设计

爱被打了一巴掌 2022-08-28 14:53 132阅读 0赞

本文转载自微信公众号「捉虫大师」，作者捉虫大师。转载本文请联系捉虫大师公众号。

## 前言 ##

在之前的文章中分析了Nacos配置中心，配置中心的核心是配置的创建、读取、推送。

注册中心的核心比配置中心多一个服务探活模块，他俩的相似度非常高，甚至阿里内部的注册中心就叫ConfigServer。

Nacos注册中心打算分成几个模块来分析，本文重点在于概要设计，基于2.0.0版本。

### 环境搭建 ###

用Nacos的源码来搭建源码阅读和调试环境，可参考《Nacos配置中心模块详解》 Nacos调试环境搭建部分。

其中 JVM参数可以指定只启动Naming模块，也可以不指定，默认全都启动。

example模块下将NamingExample复制一份进行测试。

## 设计概要 ##

### 服务发现模型 ###

客户端视角的服务发现模型(注意：服务端视角的模型定义与客户端视角有区别)包含以下几点内容：

*  Service：服务
 *  Cluster：集群
 *  Instance：实例

代码注释：We introduce a 'service --> cluster --> instance' model, in which service stores a list of clusters, which contains a list of instances

他们的关系如下

[![afe1cc413c7e5599d16375c33a574ff6.png][]][afe1cc413c7e5599d16375c33a574ff6.png 1]

**Service**

[![889975eca4a17744d8761fe75c0824c5.png][]][889975eca4a17744d8761fe75c0824c5.png 1]

*  name：服务名
 *  protectThreshold：保护阈值，限制了实例被探活摘除的最大比例
 *  appName：服务的应用名，暂无实际用处
 *  groupName：分组名
 *  metadata：元数据

**Cluster**

[![e92e47157becc87daaef33f46a15bcab.png][]][e92e47157becc87daaef33f46a15bcab.png 1]

*  serviceName：所属服务名
 *  name：集群名
 *  healthChecker：服务探活配置，此处仅对服务端主动探活生效，有TCP、HTTP、MySQL、None几种方式，默认TCP
 *  defaultPort：默认端口
 *  defaultCheckPort：默认探活端口
 *  useIPPort4Check：是否使用port进行探活
 *  metadata：元数据

**Instance**

[![78e3532965e06227c7f5317b4385d380.png][]][78e3532965e06227c7f5317b4385d380.png 1]

*  instanceId：实例id，唯一标志，Nacos提供了simple和snowflake两种算法来生成，默认是simple，其生成方式为ip\#port\#clusterName\#serviceName
 *  ip：实例ip
 *  port：实例port
 *  weight：实例权重
 *  healthy：实例健康状态
 *  clusterName：所属集群名
 *  serviceName：所属服务名
 *  metadata：元数据
 *  enabled：是否接收请求，可用于临时禁用或摘流等场景
 *  ephemeral：是否为临时实例，后文会介绍该参数
 *  getInstanceHeartBeatInterval：获取实例心跳上报间隔时间，默认5秒，可配置
 *  getInstanceHeartBeatTimeOut：获取心跳超时时间，15秒，配置
 *  getIpDeleteTimeout：获取ip被删除的超时时间，默认30秒，可配置
 *  getInstanceIdGenerator：获取id生成器

除了上述的三层模型外，Nacos注册中心和配置中心有着一样的namespace设计，与client绑定，可隔离环境，租户。

### 接口设计 ###

*  registerInstance：注册实例
 *  deregisterInstance：注销实例
 *  getAllInstances：获取一个服务的所有实例(包括不健康)
 *  selectInstances：根据条件获取一个服务的实例
 *  selectOneHealthyInstance：根据负载均衡策略获取服务的一个健康的实例
 *  subscribe：订阅服务
 *  unsubscribe：取消订阅服务
 *  getServicesOfServer：根据条件分页获取所有服务

### 交互流程 ###

Nacos 2.0 为ephemeral不同的实例提供了两套流程：

*  ephemeral=false，永久实例，与server端的交互采用http请求，server节点间数据同步采用了raft协议，健康检查采用了server端主动探活的机制
 *  ephemeral=true，临时实例，与server端的交互采用grpc请求，server节点间数据同步采用了distro协议，健康检查采用了TCP连接的KeepAlive模式

**临时实例的交互流程**

1．client初始化，与server建立连接，只与其中一台server节点建立长连接

2．client 注册服务，将serviceName+ip+port+clusterName等数据打包发送grpc请求，同时客户端缓存已注册过的服务，当client与server连接断开重连时，client重新将这些数据注册到server端

3．server端接收到client的注册请求，将注册信息存入client对象(用于保存client的所有数据)中，并触发ClientChangedEvent、ClientRegisterServiceEvent、InstanceMetadataEvent

*   *  ClientChangedEvent触发server节点之间的数据同步(distro协议)
     *  ClientRegisterServiceEvent触发更新publisherIndexes(保存service => clientId的Map
     *  InstanceMetadataEvent，处理元数据，Nacos在2.0中将元数据与基础数据拆分开，分为不同的处理流程

4．client订阅服务

*   *  根据serviceName、groupName、clusters信息生成key，创建eventListener，同时向server端发送订阅请求，并缓存订阅信息，用于连接断开重连后再次向server端发送信息

5．server端接收到client的订阅请求

*   *  将订阅信息打包为subscribers，并存入client对象中，触发ClientSubscribeServiceEvent事件
     *  ClientSubscribeServiceEvent事件更新subscriberIndexes(保存service => clientId的Map
     *  ServiceSubscribedEvent事件会延时500ms向该client推送该服务的最新数据
 *  反向的操作如注销、取消订阅与正向操作类似，不再赘述

**附：**

spring.cloud.nacos.discovery.watch-delay:

默认为30s。默认为true,客户端在启动时会创建一个线程池，该线程定期去查询服务端的信息列表，该请求不会立刻返回，默认等待30s，若在30s内，服务端信息列表发生变化，则该请求立刻返回，通知客户端拉取服务端的服务信息列表，若30s内，没有变化，则30s时该请求返回响应，客户端服务列表不变，再次发生该请求。

注：推荐该值为30s即可，无需修改

spring.cloud.nacos.discovery.watch.enabled:

默认为true,默认为true,客户端在启动时会创建一个线程池，该线程定期去查询服务端的信息列表，该请求不会立刻返回，默认等待30s，若在30s内，服务端信息列表发生变化，则该请求立刻返回，通知客户端拉取服务端的服务信息列表，若30s内，没有变化，则30s时该请求返回响应，客户端服务列表不变，再次发生该请求。

注:推荐该功能为true，这是nacos类似长连接推送服务变化的功能，不要关闭

[afe1cc413c7e5599d16375c33a574ff6.png]: /images/20220828/0a23e1eebb1e44beb6c80e2f93a3d0fd.png
[afe1cc413c7e5599d16375c33a574ff6.png 1]: https://s6.51cto.com/oss/202108/04/a34cb202855a9dc0f74917aaa0e953cc.jpg?x-oss-process=image/format,jpg,image/resize,w_600
[889975eca4a17744d8761fe75c0824c5.png]: /images/20220828/ff98ca4179c64ce5a8ac8ac80d51cc7c.png
[889975eca4a17744d8761fe75c0824c5.png 1]: https://s5.51cto.com/oss/202108/04/41c2cb24510168256f9471871815b5c1.jpg?x-oss-process=image/format,jpg,image/resize,w_600
[e92e47157becc87daaef33f46a15bcab.png]: /images/20220828/d34cf514d4784071ad3969f4ee91a79d.png
[e92e47157becc87daaef33f46a15bcab.png 1]: https://s4.51cto.com/oss/202108/04/ac9b41e7e8ed8214438208bc617dfcd5.jpg?x-oss-process=image/format,jpg,image/resize,w_600
[78e3532965e06227c7f5317b4385d380.png]: /images/20220828/0dd24af330854bd887f5cf9adc477f51.png
[78e3532965e06227c7f5317b4385d380.png 1]: https://s3.51cto.com/oss/202108/04/a83273080e35c6cc2d99167134c09673.jpg?x-oss-process=image/format,jpg,image/resize,w_600