超硬核，Nacos實現(xiàn)原理詳細講解

來源：blog.csdn.net/cold___play

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Nacos架構(gòu)

• Provider APP：服務提供者
• Consumer APP：服務消費者
• Name Server：通過VIP（Virtual IP）或DNS的方式實現(xiàn)Nacos高可用集群的服務路由
• Nacos Server：Nacos服務提供者，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、命名服務模塊。Consitency Protocol是一致性協(xié)議，用來實現(xiàn)Nacos集群節(jié)點的數(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

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

SpringCloud完成注冊的時機

在Spring-Cloud-Common包中有一個類org.springframework.cloud. client.serviceregistry .ServiceRegistry ,它是Spring Cloud提供的服務注冊的標準。集成到Spring Cloud中實現(xiàn)服務注冊的組件,都會實現(xiàn)該接口。

該接口有一個實現(xiàn)類是NacoServiceRegistry。

SpringCloud集成Nacos的實現(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實例,該類的關(guān)系圖如下所示。

可以看出, AbstractAutoServiceRegistration抽象類實現(xiàn)了該接口,并且最重要的是NacosAutoServiceRegistration繼承了AbstractAutoServiceRegistration。

看到EventListener我們就應該知道，Nacos是通過Spring的事件機制繼承到SpringCloud中去的。

AbstractAutoServiceRegistration實現(xiàn)了onApplicationEvent抽象方法,并且監(jiān)聽WebServerInitializedEvent事件(當Webserver初始化完成之后) , 調(diào)用this.bind ( event )方法。

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

NacosServiceRegistry的實現(xiàn)

在NacosServiceRegistry.registry方法中,調(diào)用了Nacos Client SDK中的namingService.registerInstance完成服務的注冊。

跟蹤NacosNamingService的registerInstance()方法：

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

心跳機制：

從上述代碼看,所謂心跳機制就是客戶端通過schedule定時向服務端發(fā)送一個數(shù)據(jù)包 ,然后啟動-個線程不斷檢測服務端的回應,如果在設(shè)定時間內(nèi)沒有收到服務端的回應,則認為服務器出現(xiàn)了故障。Nacos服務端會根據(jù)客戶端的心跳包不斷更新服務的狀態(tài)。另外推薦：Java進階視頻資源

注冊原理：

Nacos提供了SDK和Open API兩種形式來實現(xiàn)服務注冊。

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。所以注冊服務就是發(fā)送一個HTTP請求：

對于nacos服務端，對外提供的服務接口請求地址為nacos/v1/ns/instance，實現(xiàn)代碼咋nacos-naming模塊下的InstanceController類中：

• 從請求參數(shù)匯總獲得serviceName（服務名）和namespaceId（命名空間Id）
• 調(diào)用registerInstance注冊實例

• 創(chuàng)建一個控服務（在Nacos控制臺“服務列表”中展示的服務信息），實際上是初始化一個serviceMap，它是一個ConcurrentHashMap集合
• getService，從serviceMap中根據(jù)namespaceId和serviceName得到一個服務對象
• 調(diào)用addInstance添加服務實例

• 根據(jù)namespaceId、serviceName從緩存中獲取Service實例
• 如果Service實例為空，則創(chuàng)建并保存到緩存中

• 通過putService()方法將服務緩存到內(nèi)存
• service.init()建立心跳機制
• consistencyService.listen實現(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不斷檢測當前服務下所有實例最后發(fā)送心跳包的時間。如果超時,則設(shè)置healthy為false表示服務不健康,并且發(fā)送服務變更事件。

在這里請大家思考一一個問題,服務實例的最后心跳包更新時間是誰來觸發(fā)的?實際上前面有講到, Nacos客戶端注冊服務的同時也建立了心跳機制。另外推薦：Java進階視頻資源

putService方法，它的功能是將Service保存到serviceMap中：

繼續(xù)調(diào)用addInstance方法把當前注冊的服務實例保存到Service中：

總結(jié)：

• Nacos客戶端通過Open API的形式發(fā)送服務注冊請求
• Nacos服務端收到請求后，做以下三件事：
• 構(gòu)建一個Service對象保存到ConcurrentHashMap集合中
• 使用定時任務對當前服務下的所有實例建立心跳檢測機制
• 基于數(shù)據(jù)一致性協(xié)議服務數(shù)據(jù)進行同步

服務提供者地址查詢

Open API：

SDK：

InstanceController中的list方法：

• 解析請求參數(shù)
• 通過doSrvIPXT返回服務列表數(shù)據(jù)

• 根據(jù)namespaceId、serviceName獲得Service實例
• 從Service實例中基于srvIPs得到所有服務提供者實例
• 遍歷組裝JSON字符串并返回

Nacos服務地址動態(tài)感知原理

可以通過subscribe方法來實現(xiàn)監(jiān)聽，其中serviceName表示服務名、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，它的功能是實現(xiàn)服務的動態(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，獲得服務端最新的地址列表
• 對于服務端，它和服務提供者的實例之間維持了心跳檢測，一旦服務提供者出現(xiàn)異常，則會發(fā)送一個Push消息給Nacos客戶端，也就是服務端消費者
• 服務消費者收到請求之后，使用HostReactor中提供的processServiceJSON解析消息，并更新本地服務地址列表