超硬核，Nacos實(shí)現(xiàn)原理詳細(xì)講解

點(diǎn)擊關(guān)注公眾號，Java干貨及時送達(dá)??

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

注冊中心的原理

• 服務(wù)實(shí)例在啟動時注冊到服務(wù)注冊表，并在關(guān)閉時注銷
• 服務(wù)消費(fèi)者查詢服務(wù)注冊表，獲得可用實(shí)例
• 服務(wù)注冊中心需要調(diào)用服務(wù)實(shí)例的健康檢查API來驗(yàn)證它是否能夠處理請求

SpringCloud完成注冊的時機(jī)

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

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

SpringCloud集成Nacos的實(shí)現(xiàn)過程：

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

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

在AutoServiceRegistrationAutoConfiguration配置類中,可以看到注入了一個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WebServerInitializedEvent事件(當(dāng)Webserver初始化完成之后) , 調(diào)用this.bind ( event )方法。

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

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。

跟蹤NacosNamingService的registerInstance()方法：

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

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schedule定時向服務(wù)端發(fā)送一個數(shù)據(jù)包 ,然后啟動-個線程不斷檢測服務(wù)端的回應(yīng),如果在設(shè)定時間內(nèi)沒有收到服務(wù)端的回應(yīng),則認(rèn)為服務(wù)器出現(xiàn)了故障。Nacos服務(wù)端會根據(jù)客戶端的心跳包不斷更新服務(wù)的狀態(tài)。

注冊原理：

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

Open API：

SDK：

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

對于nacos服務(wù)端，對外提供的服務(wù)接口請求地址為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注冊實(shí)例

• 創(chuàng)建一個控服務(wù)（在Nacos控制臺“服務(wù)列表”中展示的服務(wù)信息），實(shí)際上是初始化一個serviceMap，它是一個ConcurrentHashMap集合
• getService，從serviceMap中根據(jù)namespaceId和serviceName得到一個服務(wù)對象
• 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

service.init ( )方法的如下圖所示，它主要通過定時任務(wù)不斷檢測當(dāng)前服務(wù)下所有實(shí)例最后發(fā)送心跳包的時間。如果超時,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。

在這里請大家思考一一個問題,服務(wù)實(shí)例的最后心跳包更新時間是誰來觸發(fā)的?實(shí)際上前面有講到, Nacos客戶端注冊服務(wù)的同時也建立了心跳機(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)前注冊的服務(wù)實(shí)例保存到Service中：

總結(jié)：

• Nacos客戶端通過Open API的形式發(fā)送服務(wù)注冊請求
• Nacos服務(wù)端收到請求后，做以下三件事：
• 構(gòu)建一個Service對象保存到ConcurrentHashMap集合中
• 使用定時任務(wù)對當(dāng)前服務(wù)下的所有實(shí)例建立心跳檢測機(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：

• 解析請求參數(shù)
• 通過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)地址動態(tài)感知原理

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

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，會自動注冊監(jiān)聽：

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

• 客戶端發(fā)起時間訂閱后，在HostReactor中有一個UpdateTask線程，每10s發(fā)送一次Pull請求，獲得服務(wù)端最新的地址列表
• 對于服務(wù)端，它和服務(wù)提供者的實(shí)例之間維持了心跳檢測，一旦服務(wù)提供者出現(xiàn)異常，則會發(fā)送一個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