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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建立、讀取、推送。

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

Nacos註冊中心打算分成幾個模組來分析，本文重點在於概要設計，基於2.0.0版本。

環境搭建

用Nacos的原始碼來搭建原始碼閱讀和除錯環境，可參考《Nacos配置中心模組詳解》 Nacos除錯環境搭建部分。

其中 JVM引數可以指定只啟動Naming模組，也可以不指定，預設全都啟動。

example模組下將NamingExample複製一份進行測試。

設計概要

服務發現模型

客戶端視角的服務發現模型（注意：服務端視角的模型定義與客戶端視角有區別）包含以下幾點內容：

• Service：服務
• Cluster：叢集
• Instance：例項

程式碼註釋：We introduce a 'service --> cluster --> instance' model, in which service stores a list of clusters, which contains a list of instances

他們的關係如下

Service

• name：服務名
• protectThreshold：保護閾值，限制了例項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：元資料

Cluster

• serviceName：所屬服務名
• name：叢集名
• 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，預設TCP
• defaultPort：預設埠
• defaultCheckPort：預設探活埠
• useIPPort4Check：是否使用port進行探活
• metadata：元資料

Instance

• instanceId：例項id，唯一標誌，Nacos提供了simple和snowflake兩種演算法來生成，預設是simple
  ，其生成方式為ip#port#clusterName#serviceName
• ip：例項ip
• port：例項port
• weight：例項權重
• healthy：例項健康狀態
• clusterName：所屬叢集名
• serviceName：所屬服務名
• metadata：元資料
• enabled：是否接收請求，可用於臨時禁用或摘流等場景
• ephemeral：是否為臨時例項，後文會介紹該引數

• getInstanceHeartBeatInterval：獲取例項心跳上報間隔時間，預設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，預設30秒，可配置
• getInstanceIdGenerator：獲取id生成器

除了上述的三層模型外，Nacos註冊中心和配置中心有著一樣的namespace設計，與client繫結，可隔離環境，租戶。

介面設計

• registerInstance：註冊例項
• deregisterInstance：登出例項
• getAllInstances：獲取一個服務的所有例項（包括不健康）
• selectInstances：根據條件獲取一個服務的例項
• selectOneHealthyInstance：根據負載均衡策略獲取服務的一個健康的例項
• subscribe：訂閱服務
• unsubscribe：取消訂閱服務
• getServicesOfServer：根據條件分頁獲取所有服務

互動流程

Nacos 2.0 為ephemeral不同的例項提供了兩套流程：

• ephemeral=false，永久例項，與server端的互動採用http請求，server節點間資料同步採用了raft協議，健康檢查採用了server端主動探活的機制
• ephemeral=true，臨時例項，與server端的互動採用grpc請求，server節點間資料同步採用了distro協議，健康檢查採用了TCP連線的KeepAlive模式

臨時例項的互動流程

• client初始化，與server建立連線

  • 只與其中一臺server節點建立長連線

• client 註冊服務，將serviceName+ip+port+clusterName等資料打包傳送grpc請求

  • 同時客戶端快取已註冊過的服務，當client與server連線斷開重連時，client重新將這些資料註冊到server端

• server端接收到client的註冊請求，將註冊資訊存入client物件（用於儲存client的所有資料）中，並觸發ClientChangedEvent、ClientRegisterServiceEvent、InstanceMetadataEvent

  • ClientChangedEvent觸發server節點之間的資料同步（distro協議）
  • ClientRegisterServiceEvent觸發更新publisherIndexes（儲存service => clientId的Map<Service, Set>，即哪些客戶端註冊了這個服務的索引），同時也觸發一個ServiceChangedEvent，該事件負責向監聽該服務的客戶端進行推送
  • InstanceMetadataEvent，處理元資料，Nacos在2.0中將元資料與基礎資料拆分開，分為不同的處理流程

• client訂閱服務

  • 根據serviceName、groupName、clusters資訊生成key，建立eventListener，同時向server端傳送訂閱請求，並快取訂閱資訊，用於連線斷開重連後再次向server端傳送資訊

• server端接收到client的訂閱請求

  • 將訂閱資訊打包為subscribers，並存入client物件中，觸發ClientSubscribeServiceEvent事件
  • ClientSubscribeServiceEvent事件更新subscriberIndexes（儲存service => clientId的Map<Service, Set>，即哪些客戶端訂閱了這個服務的索引），同時觸發ServiceSubscribedEvent事件
  • ServiceSubscribedEvent事件會延時500ms向該client推送該服務的最新資料

• 反向的操作如登出、取消訂閱與正向操作類似，不再贅述

最後

本文從總體上分析了Nacos 2.0的模型設計、介面設計以及互動流程，讀完後對Nacos的服務發現有一個整體上的認識。
後續篇幅會從細節入手，如dubbo Nacos擴充套件、一致性協議、探活、CMDB擴充套件等逐一進行分析。

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