【微服务】Nacos的寻址机制

时间:2022-12-26 17:52:57

【微服务】Nacos的寻址机制

目录

一、 Nacos的寻址机制

1、前提

2、设计

3、内部实现

3.1、单机寻址

3.2、文件寻址

3.3、地址服务器寻址

4、未来可扩展点

4.1、集群节点自动扩缩容

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一、 Nacos的寻址机制

1、前提

    Nacos 支持单机部署以及集群部署,针对单机模式,Nacos 只是自己和自己通信;对于集群模式,则集群内的每个 Nacos 成员都需要相互通信。因此这就带来⼀个问题,该以何种方式去管理集群内的 Nacos 成员节点信息,而这,就是 Nacos 内部的寻址机制

2、设计

无论是单机模式,还是集群模式,其根本区别只是 Nacos 成员节点的个数是单个还是多个,并且,要能够感知节点的变更情况:节点是增加了还是减少了当前最新的成员列表信息是什么以何种方式去管理成员列表信息如何快速的支持新的、更优秀的成员列表管理模式等等。针对上述需求点,我们抽象出了⼀个 MemberLookup 接口,具体设计如下:

public interface MemberLookup {

    /**
     * start. 
     *
     * @throws NacosException NacosException
     */
    void start() throws NacosException;

    /**
     * Inject the ServerMemberManager property. 
     *
     * @param memberManager {@link ServerMemberManager} 
     */
    void injectMemberManager(ServerMemberManager memberManager);

    /**
     * The addressing pattern finds cluster nodes.
     *
     * @param members {@link Collection} 
     */
    void afterLookup(Collection<Member> members);

    /**
     * Addressing mode closed. 
     *
     * @throws NacosException NacosException
     */
    void destroy() throws NacosException;

}

ServerMemberManager 存储着本节点所知道的所有成员节点列表信息提供了针对成员节点的增删改查操作,同时维护了⼀个 MemberLookup 列表,方便进行动态切换成员节点寻址方式。)可以看到,MemberLookup 接口非常简单,核心接口就两个—— injectMemberManager 以及afterLookup ,前者用于将 ServerMemberManager 注入到 MemberLookup 中,方便利用ServerMemberManager 的存储查询能力,后者 afterLookup 则是⼀个事件接口,当 MemberLookup 需要进行成员节点信息更新时,会将当前最新的成员节点列表信息通过该函数进行通知给ServerMemberManager,具体的节点管理方式,则是隐藏具体的 MemberLookup 实现中。接着来介绍下当前 Nacos 内部实现的几种寻址机制。

3、内部实现

3.1、单机寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.StandaloneMemberLookup
单机模式的寻址模式很简单,其实就是找到自己的 IP:PORT 组合信息,然后格式化为⼀个节点信息,调用 afterLookup 然后将信息存储到 ServerMemberManager 中。

public class StandaloneMemberLookup extends AbstractMemberLookup {

    @Override
    public void start() {
        if (start.compareAndSet(false, true)) {
            String url = InetUtils.getSelfIp() + ":" + ApplicationUtils.getPort();
           afterLookup(MemberUtils.readServerConf(Collections.singletonList(url)));
        }
    }
}

3.2、文件寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.FileConfigMemberLookup
文件寻址模式是 Nacos 集群模式下的默认寻址实现。文件寻址模式很简单,其实就是每个 Nacos节点需要维护⼀个叫做 cluster.conf 的文件。

192.168.16.101:8847
192.168.16.102
192.168.16.103

该文件默认只需要填写每个成员节点的 IP 信息即可,端口会自动选择 Nacos 的默认端口 8848,如果说有特殊需求更改了 Nacos 的端口信息,则需要在该文件将该节点的完整网路地址信息补充完整(IP:PORT)。
当 Nacos 节点启动时,会
读取该文件的内容,然后将文件内的 IP 解析节点列表,调用 afterLookup 存入 ServerMemberManager 。

private void readClusterConfFromDisk() {

    Collection<Member> tmpMembers = new ArrayList<>();

    try {
        List<String> tmp = ApplicationUtils.readClusterConf();
        tmpMembers = MemberUtils.readServerConf(tmp);
    } catch (Throwable e) {
        Loggers.CLUSTER
        .error("nacos-XXXX [serverlist] failed to get serverlist from disk!, error :{}", e.getMessage());
    }

    afterLookup(tmpMembers);
}

如果发现集群扩缩容,那么就需要修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件,然后 Nacos 内部的文件变动监听中心自动发现文件修改,重新读取文件内容、加载 IP 列表信息、更新新增的节点。

private FileWatcher watcher = new FileWatcher() {

    @Override
    public void onChange(FileChangeEvent event) {
        readClusterConfFromDisk();
    }

    @Override
    public boolean interest(String context) {
        return StringUtils.contains(context, "cluster.conf");
    }
};

public void start() throws NacosException {
    if (start.compareAndSet(false, true)) {
        readClusterConfFromDisk();
        // Use the inotify mechanism to monitor file changes and automatically
        // trigger the reading of cluster.conf
       try {
            WatchFileCenter.registerWatcher(ApplicationUtils.getConfFilePath(), watcher);
       } catch (Throwable e) {
           Loggers.CLUSTER.error("An exception occurred in the launch file monitor : {}", 
          e.getMessage());
       }
    }
}

但是,这种默认寻址模式有⼀个缺点——运维成本较大,可以想象下,当你新增⼀个 Nacos 节点时,需要去手动修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件,这是多么辛苦的⼀件工作,或者稍微高端⼀点,利用 ansible 等自动化部署的工具去推送 cluster.conf 文件去代替自己的手动操作,虽然说省去了较为繁琐的人工操作步骤,但是仍旧存在⼀个问题——每⼀个 Nacos 节点都存在⼀份cluster.conf 文件,如果其中⼀个节点的 cluster.conf 文件修改失败,就造成了集群间成员节点列表数据的不⼀致性,因此,又引申出了新的寻址模式——地址服务器寻址模式。

3.3、地址服务器寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.AddressServerMemberLookup
地址服务器寻址模式是 Nacos 官方推荐的⼀种集群成员节点信息管理,该模式利用了⼀个简易的web 服务器,用于管理 cluster.conf 文件的内容信息,这样,运维人员只需要管理这⼀份集群成员节点内容即可,而每个 Nacos 成员节点,只需要向这个 web 节点定时请求当前最新的集群成员节点列表信息即可。

【微服务】Nacos的寻址机制

 

因此,通过地址服务器这种模式,大大简化了 Nacos 集群节点管理的成本,同时,地址服务器是⼀个非常简单的 web 程序,其程序的稳定性能够得到很好的保障。

4、未来可扩展点

4.1、集群节点自动扩缩容

    目前,Nacos 的集群节点管理,还都是属于人工操作,因此,未来期望能够基于寻址模式,实现集群节点自动管理的功能,能够实现新的节点上线时,只需要知道原有集群中的⼀个节点信息,就可以在⼀定时间内,顺利加入原有 Nacos 集群中;同时,也能够自行发现不存活的节点,自动将其从集群可用节点列表中剔出。这⼀块的逻辑实现,其实就类似 Consul 的 Gossip 协议

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