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Nacos注冊中心之概要設計

本文轉載自微信公眾號「捉蟲大師」，作者捉蟲大師。轉載本文請聯(lián)系捉蟲大師公眾號。

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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創(chuàng)建、讀取、推送。

注冊中心的核心比配置中心多一個服務探活模塊，他倆的相似度非常高，甚至阿里內部的注冊中心就叫ConfigServer。

Nacos注冊中心打算分成幾個模塊來分析，本文重點在于概要設計，基于2.0.0版本。

環(huán)境搭建

用Nacos的源碼來搭建源碼閱讀和調試環(huán)境，可參考《Nacos配置中心模塊詳解》 Nacos調試環(huán)境搭建部分。

其中 JVM參數(shù)可以指定只啟動Naming模塊，也可以不指定，默認全都啟動。

example模塊下將NamingExample復制一份進行測試。

設計概要

服務發(fā)現(xiàn)模型

客戶端視角的服務發(fā)現(xiàn)模型(注意：服務端視角的模型定義與客戶端視角有區(qū)別)包含以下幾點內容：

Service：服務
Cluster：集群
Instance：實例

代碼注釋：We introduce a 'service --> cluster --> instance' model, in which service stores a list of clusters, which contains a list of instances

他們的關系如下

Service

name：服務名
protectThreshold：保護閾值，限制了實例被探活摘除的最大比例
appName：服務的應用名，暫無實際用處
groupName：分組名
metadata：元數(shù)據(jù)

Cluster

serviceName：所屬服務名
name：集群名
healthChecker：服務探活配置，此處僅對服務端主動探活生效，有TCP、HTTP、MySQL、None幾種方式，默認TCP
defaultPort：默認端口
defaultCheckPort：默認探活端口
useIPPort4Check：是否使用port進行探活
metadata：元數(shù)據(jù)

Instance

instanceId：實例id，唯一標志，Nacos提供了simple和snowflake兩種算法來生成，默認是simple，其生成方式為ip#port#clusterName#serviceName
ip：實例ip
port：實例port
weight：實例權重
healthy：實例健康狀態(tài)
clusterName：所屬集群名
serviceName：所屬服務名
metadata：元數(shù)據(jù)
enabled：是否接收請求，可用于臨時禁用或摘流等場景
ephemeral：是否為臨時實例，后文會介紹該參數(shù)
getInstanceHeartBeatInterval：獲取實例心跳上報間隔時間，默認5秒，可配置
getInstanceHeartBeatTimeOut：獲取心跳超時時間，15秒，配置
getIpDeleteTimeout：獲取ip被刪除的超時時間，默認30秒，可配置
getInstanceIdGenerator：獲取id生成器

除了上述的三層模型外，Nacos注冊中心和配置中心有著一樣的namespace設計，與client綁定，可隔離環(huán)境，租戶。

接口設計

registerInstance：注冊實例
deregisterInstance：注銷實例
getAllInstances：獲取一個服務的所有實例(包括不健康)
selectInstances：根據(jù)條件獲取一個服務的實例
selectOneHealthyInstance：根據(jù)負載均衡策略獲取服務的一個健康的實例
subscribe：訂閱服務
unsubscribe：取消訂閱服務
getServicesOfServer：根據(jù)條件分頁獲取所有服務

交互流程

Nacos 2.0 為ephemeral不同的實例提供了兩套流程：

ephemeral=false，永久實例，與server端的交互采用http請求，server節(jié)點間數(shù)據(jù)同步采用了raft協(xié)議，健康檢查采用了server端主動探活的機制
ephemeral=true，臨時實例，與server端的交互采用grpc請求，server節(jié)點間數(shù)據(jù)同步采用了distro協(xié)議，健康檢查采用了TCP連接的KeepAlive模式

臨時實例的交互流程

client初始化，與server建立連接

只與其中一臺server節(jié)點建立長連接

client 注冊服務，將serviceName+ip+port+clusterName等數(shù)據(jù)打包發(fā)送grpc請求

同時客戶端緩存已注冊過的服務，當client與server連接斷開重連時，client重新將這些數(shù)據(jù)注冊到server端

server端接收到client的注冊請求，將注冊信息存入client對象(用于保存client的所有數(shù)據(jù))中，并觸發(fā)ClientChangedEvent、ClientRegisterServiceEvent、InstanceMetadataEvent
- ClientChangedEvent觸發(fā)server節(jié)點之間的數(shù)據(jù)同步(distro協(xié)議)
- ClientRegisterServiceEvent觸發(fā)更新publisherIndexes(保存service => clientId的Map
- InstanceMetadataEvent，處理元數(shù)據(jù)，Nacos在2.0中將元數(shù)據(jù)與基礎數(shù)據(jù)拆分開，分為不同的處理流程
client訂閱服務
- 根據(jù)serviceName、groupName、clusters信息生成key，創(chuàng)建eventListener，同時向server端發(fā)送訂閱請求，并緩存訂閱信息，用于連接斷開重連后再次向server端發(fā)送信息
server端接收到client的訂閱請求
- 將訂閱信息打包為subscribers，并存入client對象中，觸發(fā)ClientSubscribeServiceEvent事件
- ClientSubscribeServiceEvent事件更新subscriberIndexes(保存service => clientId的Map
- ServiceSubscribedEvent事件會延時500ms向該client推送該服務的最新數(shù)據(jù)
反向的操作如注銷、取消訂閱與正向操作類似，不再贅述

最后

本文從總體上分析了Nacos 2.0的模型設計、接口設計以及交互流程，讀完后對Nacos的服務發(fā)現(xiàn)有一個整體上的認識。后續(xù)篇幅會從細節(jié)入手，如dubbo Nacos擴展、一致性協(xié)議、探活、CMDB擴展等逐一進行分析。

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