浅谈Nacos配置中心设计原理

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今天分享一下Nacos配置变更的相关知识点,现在使用Java生态如果使用微服务,如果部署在K8s上,那么可能会使用ConfigMap来存储配置文件,如果没有使用K8s,那么基本上都使用Nacos来做配置中心,所以有必要了解一下Nacos的配置的知识点。

本文只是对其中的部分实现原理进行分析。

一、怎么判断配置发生了变化

我们在使用Nacos的时候,在Console对配置进行更改后,不用重启服务,只要配置发生变化就能生效,那么Nacos是怎么判断配置发生了变化呢?

Nacos的配置中支持多中格式,比如yml,properties,xml,json等,当然,使用yml格式的应该占大部分!

不过可以肯定的是,无论使用的是那种格式,数据都是键值对的形式,所以我们有一种实现方式,就是将配置转换为一个Map保存下来,当通过控制台或者API对配置进行变更的时候,我们将变更的数据和保存下来的Map中的值进行一一比对,如果有发生变化的那么就更新变化的那个key的value值。

不过上面这种方案的话开销有点大,因为需要去解析配置文件,然后去对比每一个key。

Nacos的实现方式是通过对配置进行MD5加密,当配置发生变更,那么就对变更后的配置进行MD5加密,然后和本地的MD5进行比对,如果相同则代表配置没发生变更,MD5值不同则代表发生了变更,则需要推送变更的配置到服务里面。

虽然使用进行MD5加密有一定的开销,但是也是在能接受的范围内。

核心代码如下,当监听器收到配置变更后,会判断和本地的MD5是否一样,不一样则推送变更的配置。

二、怎么触发变更

在Nacos启动的时候,会在后台启动一个线程去比对配置信息变更情况,不过并不是使用死循环不断去获取,废话不多说,直接上核心代码。

Nacos中巧妙的使用了队列的poll来实现配置变更的实时拉取,图中圈出来的listenExecutebell,bell的意思是铃声,listenExecutebell是一个队列,使用了它的poll的超时方法,也就是说如果没有从listenExecutebell中获取到元素,那么就会阻塞,Nacos中阻塞50s,当获取到元素,立马往下执行。

为什么要这样做呢!

我们想一下,如果不使用这种方式,而是使用轮询的方式去处理,比如1s或者5s去获取一次,那么如果配置一直都没有变更,一直发起请求,这将会增加服务的压力,还有因为是轮询的方式,数据也不能保证能够实时。

Nacos1.X采用的是轮询分方式,后面进行了更改,比如我们从控制台或者通过API更改了配置信息,那么当客户端收到服务端配置变更的通知后,就会去调用notifyListenConfig()方法。

notifyListenConfig()方法就是往listenExecutebell队列中添加元素,当listenExecutebell中有元素时,就会去执行executeConfigListen()方法,这个方法就是去执行配置比对的相关操作。

所以总结下来,当配置信息发生变化的时候,就会主动去触发本地配置更新操作,不仅保证了实时,也不会像轮询那样占用资源。

三、服务故障数据怎么保证

因为配置信息属于需要很频繁访问的数据,所以是存储在内存中的,不过存储在内存中数据当机器发生故障的时候会丢失,那么Nacos是怎么来解决这个问题的呢?

首先如果我们要保证Nacos的高可用,高可靠,数据持久化是一定要做的,Nacos支持数据库持久化,我们可以使用Mysql来存储配置信息。

当服务出现故障重启后,Nacos会从数据库中获取数据,然后保存到内存中,如下,使用@PostConstruct标注init()方法,那么在启动时会执行这个方法。

Nacos的配置除了保存在内存,数据库中,还会保存在本地文件里,所以Nacos故障重启后,也会清理掉本地文件,然后重新生成,这样才能保证数据正确。

四、数据一致性

如果是Nacos单节点,就不存在数据一致性问题,但是当Nacos是集群部署时,就要考虑各节点数据一致问题了,所以就得引入共识机制。

Nacos使用的共识算法是JRaft和Distro,JRaft是强一致性算法,而Distro是最终一致性算法。

对于Nacos的共识机制,可以去官方文档上进行详细查看,这里不进行展开叙述了。

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