Nacos注册中心之概要设计
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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
Service
- 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
- 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
- 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
-
client初始化,与server建立连接
- 只与其中一台server节点建立长连接
-
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
-
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<Service, Set
>,即哪些客户端注册了这个服务的索引),同时也触发一个ServiceChangedEvent,该事件负责向监听该服务的客户端进行推送 - 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
-
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
-
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<Service, Set
>,即哪些客户端订阅了这个服务的索引),同时触发ServiceSubscribedEvent事件 - 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
最后
本文从总体上分析了Nacos 2.0的模型设计、接口设计以及交互流程,读完后对Nacos的服务发现有一个整体上的认识。
后续篇幅会从细节入手,如dubbo Nacos扩展、一致性协议、探活、CMDB扩展等逐一进行分析。
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