[[408988]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「程序員內(nèi)點(diǎn)事」，作者程序員內(nèi)點(diǎn)事。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系程序員內(nèi)點(diǎn)事公眾號(hào)。

大家好，我是小富～

對于Nacos大家應(yīng)該都不太陌生，出身阿里名聲在外，能做動(dòng)態(tài)服務(wù)發(fā)現(xiàn)、配置管理，非常好用的一個(gè)工具。然而這樣的技術(shù)用的人越多面試被問的概率也就越大，如果只停留在使用層面，那面試可能要吃大虧。

比如我們今天要討論的話題，Nacos在做配置中心的時(shí)候，配置數(shù)據(jù)的交互模式是服務(wù)端推過來還是客戶端主動(dòng)拉的?

[[408989]]

這里我先拋出答案：客戶端主動(dòng)拉的!

接下來咱們扒一扒Nacos的源碼，來看看它具體是如何實(shí)現(xiàn)的?

配置中心

聊Nacos之前簡單回顧下配置中心的由來。

簡單理解配置中心的作用就是對配置統(tǒng)一管理，修改配置后應(yīng)用可以動(dòng)態(tài)感知，而無需重啟。

因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)項(xiàng)目中，大多都采用靜態(tài)配置的方式，也就是把配置信息都寫在應(yīng)用內(nèi)的yml或properties這類文件中，如果要想修改某個(gè)配置，通常要重啟應(yīng)用才可以生效。

但有些場景下，比如我們想要在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)，通過修改某個(gè)配置項(xiàng)，實(shí)時(shí)的控制某一個(gè)功能的開閉，頻繁的重啟應(yīng)用肯定是不能接受的。

尤其是在微服務(wù)架構(gòu)下，我們的應(yīng)用服務(wù)拆分的粒度很細(xì)，少則幾十多則上百個(gè)服務(wù)，每個(gè)服務(wù)都會(huì)有一些自己特有或通用的配置。假如此時(shí)要改變通用配置，難道要我挨個(gè)改幾百個(gè)服務(wù)配置?很顯然這不可能。所以為了解決此類問題配置中心應(yīng)運(yùn)而生。

配置中心

推與拉模型

客戶端與配置中心的數(shù)據(jù)交互方式其實(shí)無非就兩種，要么推push，要么拉pull。

推模型

客戶端與服務(wù)端建立TCP長連接，當(dāng)服務(wù)端配置數(shù)據(jù)有變動(dòng)，立刻通過建立的長連接將數(shù)據(jù)推送給客戶端。

優(yōu)勢：長鏈接的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性，一旦數(shù)據(jù)變動(dòng)，立即推送變更數(shù)據(jù)給客戶端，而且對于客戶端而言，這種方式更為簡單，只建立連接接收數(shù)據(jù)，并不需要關(guān)心是否有數(shù)據(jù)變更這類邏輯的處理。

弊端：長連接可能會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問題，導(dǎo)致不可用，也就是俗稱的假死。連接狀態(tài)正常，但實(shí)際上已無法通信，所以要有的心跳機(jī)制KeepAlive來保證連接的可用性，才可以保證配置數(shù)據(jù)的成功推送。

拉模型

客戶端主動(dòng)的向服務(wù)端發(fā)請求拉配置數(shù)據(jù)，常見的方式就是輪詢，比如每3s向服務(wù)端請求一次配置數(shù)據(jù)。

輪詢的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)比較簡單。但弊端也顯而易見，輪詢無法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，什么時(shí)候請求?間隔多長時(shí)間請求一次?都是不得不考慮的問題，而且輪詢方式對服務(wù)端還會(huì)產(chǎn)生不小的壓力。

長輪詢

開篇我們就給出了答案，nacos采用的是客戶端主動(dòng)拉pull模型，應(yīng)用長輪詢(Long Polling)的方式來獲取配置數(shù)據(jù)。

額?以前只聽過輪詢，長輪詢又是什么鬼?它和傳統(tǒng)意義上的輪詢(暫且叫短輪詢吧，方便比較)有什么不同呢?

短輪詢

不管服務(wù)端配置數(shù)據(jù)是否有變化，不停的發(fā)起請求獲取配置，比如支付場景中前段JS輪詢訂單支付狀態(tài)。

這樣的壞處顯而易見，由于配置數(shù)據(jù)并不會(huì)頻繁變更，若是一直發(fā)請求，勢必會(huì)對服務(wù)端造成很大壓力。還會(huì)造成推送數(shù)據(jù)的延遲，比如：每10s請求一次配置，如果在第11s時(shí)配置更新了，那么推送將會(huì)延遲9s，等待下一次請求。

為了解決短輪詢的問題，有了長輪詢方案。

長輪詢

長輪詢可不是什么新技術(shù)，它不過是由服務(wù)端控制響應(yīng)客戶端請求的返回時(shí)間，來減少客戶端無效請求的一種優(yōu)化手段，其實(shí)對于客戶端來說與短輪詢的使用并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

客戶端發(fā)起請求后，服務(wù)端不會(huì)立即返回請求結(jié)果，而是將請求掛起等待一段時(shí)間，如果此段時(shí)間內(nèi)服務(wù)端數(shù)據(jù)變更，立即響應(yīng)客戶端請求，若是一直無變化則等到指定的超時(shí)時(shí)間后響應(yīng)請求，客戶端重新發(fā)起長鏈接。

Nacos初識(shí)

為了后續(xù)演示操作方便我在本地搭了個(gè)Nacos。注意： 運(yùn)行時(shí)遇到個(gè)小坑，由于Nacos默認(rèn)是以cluster集群的方式啟動(dòng)，而本地搭建通常是單機(jī)模式standalone，這里需手動(dòng)改一下啟動(dòng)腳本startup.X中的啟動(dòng)模式。

直接執(zhí)行/bin/startup.X就可以了，默認(rèn)用戶密碼均是nacos。

幾個(gè)概念

Nacos配置中心的幾個(gè)核心概念：dataId、group、namespace，它們的層級(jí)關(guān)系如下圖：

dataId：是配置中心里最基礎(chǔ)的單元，它是一種key-value結(jié)構(gòu)，key通常是我們的配置文件名稱，比如：application.yml、mybatis.xml，而value是整個(gè)文件下的內(nèi)容。

目前支持JSON、XML、YAML等多種配置格式。

group：dataId配置的分組管理，比如同在dev環(huán)境下開發(fā)，但同環(huán)境不同分支需要不同的配置數(shù)據(jù)，這時(shí)就可以用分組隔離，默認(rèn)分組DEFAULT_GROUP。

namespace：項(xiàng)目開發(fā)過程中肯定會(huì)有dev、test、pro等多個(gè)不同環(huán)境，namespace則是對不同環(huán)境進(jìn)行隔離，默認(rèn)所有配置都在public里。

架構(gòu)設(shè)計(jì)

下圖簡要描述了nacos配置中心的架構(gòu)流程。

客戶端、控制臺(tái)通過發(fā)送Http請求將配置數(shù)據(jù)注冊到服務(wù)端，服務(wù)端持久化數(shù)據(jù)到Mysql。

客戶端拉取配置數(shù)據(jù)，并批量設(shè)置對dataId的監(jiān)聽發(fā)起長輪詢請求，如服務(wù)端配置項(xiàng)變更立即響應(yīng)請求，如無數(shù)據(jù)變更則將請求掛起一段時(shí)間，直到達(dá)到超時(shí)時(shí)間。為減少對服務(wù)端壓力以及保證配置中心可用性，拉取到配置數(shù)據(jù)客戶端會(huì)保存一份快照在本地文件中，優(yōu)先讀取。

這里我省略了比較多的細(xì)節(jié)，如鑒權(quán)、負(fù)載均衡、高可用方面的設(shè)計(jì)(其實(shí)這部分才是真正值得學(xué)的，后邊另出文講吧)，主要弄清客戶端與服務(wù)端的數(shù)據(jù)交互模式。

下邊我們以Nacos 2.0.1版本源碼分析，2.0以后的版本改動(dòng)較多，和網(wǎng)上的很多資料略有些不同 地址：https://github.com/alibaba/nacos/releases/tag/2.0.1

客戶端源碼分析

Nacos配置中心的客戶端源碼在nacos-client項(xiàng)目，其中NacosConfigService實(shí)現(xiàn)類是所有操作的核心入口。

說之前先了解個(gè)客戶端數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)cacheMap，這里大家重點(diǎn)記住它，因?yàn)樗鼛缀踟灤┝薔acos客戶端的所有操作，由于存在多線程場景為保證數(shù)據(jù)一致性，cacheMap采用了AtomicReference原子變量實(shí)現(xiàn)。

/** 
 * groupKey -> cacheData. 
 */ 
private final AtomicReference<Map<String, CacheData>> cacheMap = new AtomicReference<Map<String, CacheData>>(new HashMap<>()); 

cacheMap是個(gè)Map結(jié)構(gòu)，key為groupKey，是由dataId, group, tenant(租戶)拼接的字符串;value為CacheData對象，每個(gè)dataId都會(huì)持有一個(gè)CacheData對象。

獲取配置

Nacos獲取配置數(shù)據(jù)的邏輯比較簡單，先取本地快照文件中的配置，如果本地文件不存在或者內(nèi)容為空，則再通過HTTP請求從遠(yuǎn)端拉取對應(yīng)dataId配置數(shù)據(jù)，并保存到本地快照中，請求默認(rèn)重試3次，超時(shí)時(shí)間3s。

獲取配置有g(shù)etConfig()和getConfigAndSignListener()這兩個(gè)接口，但getConfig()只是發(fā)送普通的HTTP請求，而getConfigAndSignListener()則多了發(fā)起長輪詢和對dataId數(shù)據(jù)變更注冊監(jiān)聽的操作addTenantListenersWithContent()。

@Override 
public String getConfig(String dataId, String group, long timeoutMs) throws NacosException { 
    return getConfigInner(namespace, dataId, group, timeoutMs); 
} 
 
@Override 
public String getConfigAndSignListener(String dataId, String group, long timeoutMs, Listener listener) 
        throws NacosException { 
    String content = getConfig(dataId, group, timeoutMs); 
    worker.addTenantListenersWithContent(dataId, group, content, Arrays.asList(listener)); 
    return content; 
} 

注冊監(jiān)聽

客戶端注冊監(jiān)聽，先從cacheMap中拿到dataId對應(yīng)的CacheData對象。

public void addTenantListenersWithContent(String dataId, String group, String content, 
                                          List<? extends Listener> listeners) throws NacosException { 
    group = blank2defaultGroup(group); 
    String tenant = agent.getTenant(); 
    // 1、獲取dataId對應(yīng)的CacheData，如沒有則向服務(wù)端發(fā)起長輪詢請求獲取配置 
    CacheData cache = addCacheDataIfAbsent(dataId, group, tenant); 
    synchronized (cache) { 
        // 2、注冊對dataId的數(shù)據(jù)變更監(jiān)聽 
        cache.setContent(content); 
        for (Listener listener : listeners) { 
            cache.addListener(listener); 
        } 
        cache.setSyncWithServer(false); 
        agent.notifyListenConfig(); 
    } 
} 

如沒有則向服務(wù)端發(fā)起長輪詢請求獲取配置，默認(rèn)的Timeout時(shí)間為30s，并把返回的配置數(shù)據(jù)回填至CacheData對象的content字段，同時(shí)用content生成MD5值;再通過addListener()注冊監(jiān)聽器。

CacheData也是個(gè)出場頻率非常高的一個(gè)類，我們看到除了dataId、group、tenant、content這些相關(guān)的基礎(chǔ)屬性，還有幾個(gè)比較重要的屬性如：listeners、md5(content真實(shí)配置數(shù)據(jù)計(jì)算出來的md5值)，以及注冊監(jiān)聽、數(shù)據(jù)比對、服務(wù)端數(shù)據(jù)變更通知操作都在這里。

其中l(wèi)isteners是對dataId所注冊的所有監(jiān)聽器集合，其中的ManagerListenerWrap對象除了持有Listener監(jiān)聽類，還有一個(gè)lastCallMd5字段，這個(gè)屬性很關(guān)鍵，它是判斷服務(wù)端數(shù)據(jù)是否更變的重要條件。

在添加監(jiān)聽的同時(shí)會(huì)將CacheData對象當(dāng)前最新的md5值賦值給ManagerListenerWrap對象的lastCallMd5屬性。

public void addListener(Listener listener) { 
    ManagerListenerWrap wrap = 
        (listener instanceof AbstractConfigChangeListener) ? new ManagerListenerWrap(listener, md5, content) 
            : new ManagerListenerWrap(listener, md5); 
} 

看到這對dataId監(jiān)聽設(shè)置就完事了?我們發(fā)現(xiàn)所有操作都圍著cacheMap結(jié)構(gòu)中的CacheData對象，那么大膽猜測下一定會(huì)有專門的任務(wù)來處理這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

變更通知

客戶端又是如何感知服務(wù)端數(shù)據(jù)已變更呢?

我們還是從頭看，NacosConfigService類的構(gòu)造器中初始化了一個(gè)ClientWorker，而在ClientWorker類的構(gòu)造器中又啟動(dòng)了一個(gè)線程池來輪詢cacheMap。

而在executeConfigListen()方法中有這么一段邏輯，檢查cacheMap中dataId的CacheData對象內(nèi)，MD5字段與注冊的監(jiān)聽listener內(nèi)的lastCallMd5值，不相同表示配置數(shù)據(jù)變更則觸發(fā)safeNotifyListener方法，發(fā)送數(shù)據(jù)變更通知。

void checkListenerMd5() { 
    for (ManagerListenerWrap wrap : listeners) { 
        if (!md5.equals(wrap.lastCallMd5)) { 
            safeNotifyListener(dataId, group, content, type, md5, encryptedDataKey, wrap); 
        } 
    } 
} 

safeNotifyListener()方法單獨(dú)起線程，向所有對dataId注冊過監(jiān)聽的客戶端推送變更后的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

客戶端接收通知，直接實(shí)現(xiàn)receiveConfigInfo()方法接收回調(diào)數(shù)據(jù)，處理自身業(yè)務(wù)就可以了。

configService.addListener(dataId, group, new Listener() { 
    @Override 
    public void receiveConfigInfo(String configInfo) { 
        System.out.println("receive:" + configInfo); 
    } 
 
    @Override 
    public Executor getExecutor() { 
        return null; 
    } 
}); 

為了理解更直觀我用測試demo演示下，獲取服務(wù)端配置并設(shè)置監(jiān)聽，每當(dāng)服務(wù)端配置數(shù)據(jù)變化，客戶端監(jiān)聽都會(huì)收到通知，一起看下效果。

public static void main(String[] args) throws NacosException, InterruptedException { 
    String serverAddr = "localhost"; 
    String dataId = "test"; 
    String group = "DEFAULT_GROUP"; 
    Properties properties = new Properties(); 
    properties.put("serverAddr", serverAddr); 
    ConfigService configService = NacosFactory.createConfigService(properties); 
    String content = configService.getConfig(dataId, group, 5000); 
    System.out.println(content); 
    configService.addListener(dataId, group, new Listener() { 
        @Override 
        public void receiveConfigInfo(String configInfo) { 
            System.out.println("數(shù)據(jù)變更 receive:" + configInfo); 
        } 
        @Override 
        public Executor getExecutor() { 
            return null; 
        } 
    }); 
 
    boolean isPublishOk = configService.publishConfig(dataId, group, "我是新配置內(nèi)容～"); 
    System.out.println(isPublishOk); 
 
    Thread.sleep(3000); 
    content = configService.getConfig(dataId, group, 5000); 
    System.out.println(content); 
} 

結(jié)果和預(yù)想的一樣，當(dāng)向服務(wù)端publishConfig數(shù)據(jù)變化后，客戶端可以立即感知，愣是用主動(dòng)拉pull模式做出了服務(wù)端實(shí)時(shí)推送的效果。

數(shù)據(jù)變更 receive:我是新配置內(nèi)容～ 
true 
我是新配置內(nèi)容～ 

服務(wù)端源碼分析

Nacos配置中心的服務(wù)端源碼主要在nacos-config項(xiàng)目的ConfigController類，服務(wù)端的邏輯要比客戶端稍復(fù)雜一些，這里我們重點(diǎn)看下。

處理長輪詢

服務(wù)端對外提供的監(jiān)聽接口地址/v1/cs/configs/listener，這個(gè)方法內(nèi)容不多，順著doPollingConfig往下看。

服務(wù)端根據(jù)請求header中的Long-Pulling-Timeout屬性來區(qū)分請求是長輪詢還是短輪詢，這里咱們只關(guān)注長輪詢部分，接著看LongPollingService(記住這個(gè)service很關(guān)鍵)類中的addLongPollingClient()方法是如何處理客戶端的長輪詢請求的。

正?？蛻舳四J(rèn)設(shè)置的請求超時(shí)時(shí)間是30s，但這里我們發(fā)現(xiàn)服務(wù)端“偷偷”的給減掉了500ms，現(xiàn)在超時(shí)時(shí)間只剩下了29.5s，那為什么要這樣做呢?

用官方的解釋之所以要提前500ms響應(yīng)請求，為了最大程度上保證客戶端不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延時(shí)造成超時(shí)，考慮到請求可能在負(fù)載均衡時(shí)會(huì)耗費(fèi)一些時(shí)間，畢竟Nacos最初就是按照阿里自身業(yè)務(wù)體量設(shè)計(jì)的嘛!

此時(shí)對客戶端提交上來的groupkey的MD5與服務(wù)端當(dāng)前的MD5比對，如md5值不同，則說明服務(wù)端的配置項(xiàng)發(fā)生過變更，直接將該groupkey放入changedGroupKeys集合并返回給客戶端。

MD5Util.compareMd5(req, rsp, clientMd5Map) 

如未發(fā)生變更，則將客戶端請求掛起，這個(gè)過程先創(chuàng)建一個(gè)名為ClientLongPolling的調(diào)度任務(wù)Runnable，并提交給scheduler定時(shí)線程池延后29.5s執(zhí)行。

ConfigExecutor.executeLongPolling( 
                new ClientLongPolling(asyncContext, clientMd5Map, ip, probeRequestSize, timeout, appName, tag)); 

這里每個(gè)長輪詢?nèi)蝿?wù)攜帶了一個(gè)asyncContext對象，使得每個(gè)請求可以延遲響應(yīng)，等延時(shí)到達(dá)或者配置有變更之后,調(diào)用asyncContext.complete()響應(yīng)完成。

asyncContext 為 Servlet 3.0新增的特性，異步處理，使Servlet線程不再需要一直阻塞，等待業(yè)務(wù)處理完畢才輸出響應(yīng);可以先釋放容器分配給請求的線程與相關(guān)資源，減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，其響應(yīng)將被延后，在處理完業(yè)務(wù)或者運(yùn)算后再對客戶端進(jìn)行響應(yīng)。

ClientLongPolling任務(wù)被提交進(jìn)入延遲線程池執(zhí)行的同時(shí)，服務(wù)端會(huì)通過一個(gè)allSubs隊(duì)列保存所有正在被掛起的客戶端長輪詢請求任務(wù)，這個(gè)是客戶端注冊監(jiān)聽的過程。

如延時(shí)期間客戶端據(jù)數(shù)一直未變化，延時(shí)時(shí)間到達(dá)后將本次長輪詢?nèi)蝿?wù)從allSubs隊(duì)列剔除，并響應(yīng)請求response，這是取消監(jiān)聽。收到響應(yīng)后客戶端再次發(fā)起長輪詢，循環(huán)往復(fù)。

處理長輪詢

到這我們知道服務(wù)端是如何掛起客戶端長輪詢請求的，一旦請求在掛起期間，用戶通過管理平臺(tái)操作了配置項(xiàng)，或者服務(wù)端收到了來自其他客戶端節(jié)點(diǎn)修改配置的請求。

怎么能讓對應(yīng)已掛起的任務(wù)立即取消，并且及時(shí)通知客戶端數(shù)據(jù)發(fā)生了變更呢?

數(shù)據(jù)變更

管理平臺(tái)或者客戶端更改配置項(xiàng)接位置ConfigController中的publishConfig方法。

值得注意得是，在publishConfig接口中有這么一段邏輯，某個(gè)dataId配置數(shù)據(jù)被修改時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)變更事件Event。

ConfigChangePublisher.notifyConfigChange(new ConfigDataChangeEvent(false, dataId, group, tenant, time.getTime())); 

仔細(xì)看LongPollingService會(huì)發(fā)現(xiàn)在它的構(gòu)造方法中，正好訂閱了數(shù)據(jù)變更事件，并在事件觸發(fā)時(shí)執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)變更調(diào)度任務(wù)DataChangeTask。

訂閱數(shù)據(jù)變更事件

DataChangeTask內(nèi)的主要邏輯就是遍歷allSubs隊(duì)列，上邊我們知道，這個(gè)隊(duì)列中維護(hù)的是所有客戶端的長輪詢請求任務(wù)，從這些任務(wù)中找到包含當(dāng)前發(fā)生變更的groupkey的ClientLongPolling任務(wù)，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更變推送給客戶端，并從allSubs隊(duì)列中剔除此長輪詢?nèi)蝿?wù)。

DataChangeTask

而我們在看給客戶端響應(yīng)response時(shí)，調(diào)用asyncContext.complete()結(jié)束了異步請求。

結(jié)束語

上邊只揭開了nacos配置中心的冰山一角，實(shí)際上還有非常多重要的技術(shù)細(xì)節(jié)都沒提及到，建議大家沒事看看源碼，源碼不需要通篇的看，只要抓住核心部分就夠了。就比如今天這個(gè)題目以前我真沒太在意，突然被問一下子吃不準(zhǔn)了，果斷看下源碼，而且這樣記憶比較深刻(別人嚼碎了喂你的知識(shí)總是比自己咀嚼的差那么點(diǎn)意思)。

nacos的源碼我個(gè)人覺得還是比較樸素的，代碼并沒有過多炫技，看起來相對輕松。大家不要對看源碼有什么抵觸，它也不過是別人寫的業(yè)務(wù)代碼而已，just so so!