解锁配置管理新高度:架构师深度解读Nacos配置中心的设计哲学与实践之道

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引言

在微服务的世界里,配置管理是一项复杂而又至关重要的任务。想象一下,如果有一个中心能够统一管理所有服务的配置,那将是多么高效和便捷的事情!今天,我们就来深入探索这样一个神奇的存在------Nacos配置中心,揭开它的神秘面纱,了解它是如何让配置管理变得简单而强大的。

配置中心简介

Nacos 提供用于存储配置和其他元数据的 key/value 存储,为分布式系统中的外部化配置提供服务器端和客户端支持。使用 Spring Cloud Alibaba Nacos Config,您可以在 Nacos Server 集中管理Spring Cloud 应用的外部属性配置。

应用场景

配置中心实战

1. 搭建nacos配置中心

搭建过程参考(juejin.cn/post/735537...

结果

2. 服务端整合nacos配置中心

引入依赖

xml 复制代码
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
</dependency>

bootstrap.yml文件,配置nacos配置中心的地址

yaml 复制代码
spring:
  application:
    name: user-center

  cloud:
    nacos:
      config: 
        server-addr: nacos.mall.com:8848
        username: nacos
        password: nacos

3. 将application.yml中的配置移到配置中心, 在配置中心中创建微服务的配置

DataID

Nacos 中的某个配置集的 ID。配置集 ID 是组织划分配置的维度之一。Data ID 通常用于组织划分系 统的配置集。一个系统或者应用可以包含多个配置集,每个配置集都可以被一个有意义的名称标识。

Group

Nacos 中的一组配置集,是组织配置的维度之一。通过一个有意义的字符串(如 Buy 或 Trade )对配 置集进行分组,从而区分 Data ID 相同的配置集。当您在 Nacos 上创建一个配置时,如果未填写配置 分组的名称,则配置分组的名称默认采用 DEFAULT_GROUP 。配置分组的常见场景:不同的应用或组 件使用了相同的配置类型,如 database_url 配置和 MQ_topic 配置。

4. 注释掉application.yml中的配置,并在bootstrap.yml中指定需要加载的配置文件的路径

在 Nacos Spring Cloud 中,dataId 的完整格式如下: <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> p r e f i x − {prefix}- </math>prefix−{spring.profiles.active}.${fileextension}

  • prefix 默认为 spring.application.name 的值,也可以通过配置项 spring.cloud.nacos.config.prefix来配置。
  • spring.profiles.active 即为当前环境对应的 profile,详情可以参考 。 注意:当 spring.profiles.active 为空时,对应的连接符 - 也将不存在,dataId 的拼接格式变成 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> p r e f i x . {prefix}. </math>prefix.{fileextension}
  • file-exetension 为配置内容的数据格式,可以通过配置项 spring.cloud.nacos.config.file-extension 来配置。

5.测试 (省略)

配置中心常用配置

  1. 支持profile粒度的配置

spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config 在加载配置的时候,不仅仅加载了以 dataid 为 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> s p r i n g . a p p l i c a t i o n . n a m e . {spring.application.name}. </math>spring.application.name.{file-extension:properties} 为前缀的基础配置,还加载了dataid为 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> s p r i n g . a p p l i c a t i o n . n a m e − {spring.application.name}- </math>spring.application.name−{profile}. <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> f i l e − e x t e n s i o n : p r o p e r t i e s 的基础配置。在日常开发中如果遇到多套环境下的不同配置,可以通过 S p r i n g 提供的 {file-extension:properties} 的基础配置。在日常开发中如果遇到多套环境下的不同配置,可以通过Spring 提供的 </math>file−extension:properties的基础配置。在日常开发中如果遇到多套环境下的不同配置,可以通过Spring提供的{spring.profiles.active} 这个配置项来配置。

yaml 复制代码
  spring:
    profiles:
      active:  dev
  1. 支持自定义 namespace 的配置

用于进行租户粒度的配置隔离。不同的命名空间下,可以存在相同的 Group 或 Data ID 的配置。Namespace 的常用场景之一是不同环境的配置的区分隔离,例如开发测试环境和生产环境的资源(如配置、服务)隔离等。在没有明确指定 ${spring.cloud.nacos.config.namespace} 配置的情况下, 默认使用的是 Nacos 上Public 这个namespace。如果需要使用自定义的命名空间,可以通过以下配置来实现:

yaml 复制代码
  spring:
    cloud:
      nacos:
        config:
          namespace: 71bb9785-231f-4eca-b4dc-6be446e12ff8
  1. 定义 Group 的配置 Group是组织配置的维度之一。通过一个有意义的字符串(如 Buy 或 Trade )对配置集进行分组,从 而区分 Data ID 相同的配置集。当您在 Nacos 上创建一个配置时,如果未填写配置分组的名称,则配 置分组的名称默认采用 DEFAULT_GROUP 。配置分组的常见场景:不同的应用或组件使用了相同的配 置类型,如 database_url 配置和 MQ_topic 配置。 在没有明确指定 ${spring.cloud.nacos.config.group} 配置的情况下,默认是DEFAULT_GROUP 。如 果需要自定义自己的 Group,可以通过以下配置来实现:
yaml 复制代码
  spring:
    cloud:
      nacos:
        config:
          group: DEVELOP_GROUP
  1. 支持自定义扩展的 Data Id 配置

Data ID 是组织划分配置的维度之一。Data ID 通常用于组织划分系统的配置集。一个系统或者应用可以包含多个配置集,每个配置集都可以被一个有意义的名称标识。Data ID 通常采用类 Java 包(如com.taobao.tc.refund.log.level)的命名规则保证全局唯一性。此命名规则非强制。 在实际的业务场景中应用和共享配置间的关系可能如下:

  • 单个应用的角度来看: 应用可能会有多套(develop/beta/product)发布环境,多套发布环境之间有不同的基础配置,例如数据库。
  • 多个应用的角度来看:多个应用间可能会有一些共享通用的配置,比如多个应用之间共用一套zookeeper集群 通过自定义扩展的 Data Id 配置,既可以解决多个应用间配置共享的问题,又可以支持一个应用有多个配置文件。
yaml 复制代码
server: 
  port: 8088

spring:
  application:
    name: user-center

   profiles: 
     active:  test

  cloud:
    nacos:
      config: 
        server-addr: 121.40.175.87:8848
        username: nacos
        password: nacos
        fix-extension: yml

        # 自定义 Data Id 的配置
        shared-configs: #不同工程的通用配置 支持共享的 DataId
          - data-id: nacos.yml
            group: GLOBALE_GROUP
          - data-id: openfeign.yml
            group: GLOBALE_GROUP
        extension-configs: # 支持一个应用多个 DataId 的配置
          - data-id: common.yml
            group: REFRESH_GROUP
            refresh: true #支持动态刷新
  • spring.cloud.nacos.config.shared-configs[n].data-id 来支持多个共享 Data Id 的配置,多个之间用逗号 隔开。 多个共享配置间的一个优先级的关系我们约定:按照配置出现的先后顺序,即后面的优先级要高于前面。如果没有明确配置,默认情况下所有共享配置的 Data Id 都不支持动态刷新。
  • spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].data-id 的配置方式来支持多个 Data Id 的配置。多个 Data Id 同时配置时,他的优先级关系是 n 的值越大,优先级越高。
  • spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].group 的配置方式自定义 Data Id 所在的组,不明确配 置的话,默认是 DEFAULT_GROUP。
  • spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].refresh 的配置方式来控制该 Data Id 在配置变更时,是 否支持应用中可动态刷新, 感知到最新的配置值。默认是不支持的.
  1. 配置的优先级 Spring Cloud Alibaba Nacos Config 目前提供了三种配置能力从 Nacos 拉取相关的配置
  • A: 通过 spring.cloud.nacos.config.shared-configs 支持多个共享 Data Id 的配置
  • B: 通过 spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].data-id 的方式支持多个扩展 Data Id 的配置
  • C: 通过内部相关规则(应用名、应用名+ Profile )自动生成相关的 Data Id 配置 当三种方式共同使用时,他们的一个优先级关系是:A < B < C
  1. 完整的配置优先级从高到低
  1. 完全关闭配置 通过设置 spring.cloud.nacos.config.enabled = false 来完全关闭 Spring Cloud Nacos Config

配置的动态刷新

  1. spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config 也支持配置的动态更新。

修改启动类,每隔3s从Enviroment中获取common.user和common.age中的值

java 复制代码
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ConfigurableApplicationContext applicationContext = SpringApplication.run(UserConfigDemoApplication.class, args);

        while (true) {
            //当动态配置刷新时,会更新到 Enviroment中,因此这里每隔3秒中从Enviroment中获取配置
            String userName = applicationContext.getEnvironment().getProperty("common.name");

            String userAge = applicationContext.getEnvironment().getProperty("common.age");
            System.err.println("common name:" + userName + "; age: " + userAge);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);

        }
    }

进入配置中心,修改common.yml,common.age从10改成30

查看控制台参数打印的变化

  1. OpenFeign开启对feign.Request.Options属性的刷新支持
yaml 复制代码
#启用刷新功能,可以刷新connectTimeout和readTimeout
  spring:
    cloud:
      openfeign:
        client:
          refresh-enable: true
  1. RefreshScope实现Bean的动态刷新

使用@Value注解可以获取到配置中心的值,如果类IndexController没有用@RefreshScope注解修饰就无法动态感知配置修改 后的值

java 复制代码
@RestController
@RefreshScope
public class IndexController {

    @Value("${common.age}")
    private String age;
    @Value("${common.name}")
    private String name;

    @GetMapping("/index")
    public String hello() {
        return name + "," + age;
    }

}

测试结果: 使用@RefreshScope修饰的IndexController,访问/index结果可以获取最新的值

@RefreshScope 导致@Scheduled定时任务失效问题

java 复制代码
@SpringBootApplication
@EnableScheduling // 开启定时任务功能
public class NacosConfigApplication {
}

@RestController
@RefreshScope //动态感知修改后的值
public class TestController {

    @Value("${common.age}")
    String age;
    @Value("${common.name}")
    String name;

    @GetMapping("/common")
    public String hello() {
        return name + "," + age;
    }

    //触发@RefreshScope执行逻辑会导致@Scheduled定时任务失效
    @Scheduled(cron = "*/3 * * * * ?") //定时任务每隔3s执行一次
    public void execute() {
        System.out.println("定时任务正常执行。。。。。。");
    }
}

测试结果: 当在配置中心变更属性后,定时任务失效 当再次访问http://localhost:8060/common,定时任务生效

原因:@RefreshScope修饰的bean的属性发生变更后,会从缓存中清除。此时没有这个bean,定时任务当然也就不生效了。详细原因如下:

  • @RefreshScope 注解标注了@Scope 注解,并默认了ScopedProxyMode.TARGET_CLASS属性,此属性的功能就是创建一个代理,在每次调用的时候都用它来调用GenericScope#get 方法来获取bean对象。
  • 在GenericScope 里面包装了一个内部类 BeanLifecycleWrapperCache 来对加了 @RefreshScope 的bean进行 缓存,使其在不刷新时获取的都是同一个对象。
  • 如属性发生变更会调用 ContextRefresher#refresh()------>RefreshScope#refreshAll() 进行缓存清理方法调 用,并发送刷新事件通知 ------> 调用GenericScope#destroy() 实现清理缓存
  • 当下一次使用此bean对象时,代理对象会调用GenericScope#get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) 方法创建一个新的bean对象,并存入缓存中,此时新对象因为Spring 的装配机制就是新的属性了

解决方案

实现Spring事件监听器,监听 RefreshScopeRefreshedEvent事件,监听方法中进行一次定时方法的 调用

java 复制代码
@RestController
@RefreshScope //动态感知修改后的值
public class TestController implements ApplicationListener<RefreshScopeRefreshedEvent> {

    @Value("${common.age}")
    String age;
    @Value("${common.name}")
    String name;

    @GetMapping("/common")
    public String hello() {
        return name + "," + age;
    }

    //触发@RefreshScope执行逻辑会导致@Scheduled定时任务失效
    @Scheduled(cron = "*/3 * * * * ?") //定时任务每隔3s执行一次
    public void execute() {
        System.out.println("定时任务正常执行。。。。。。");
    }


    @Override
    public void onApplicationEvent(RefreshScopeRefreshedEvent event) {
        this.execute();
    }
}

结语

尽管Nacos配置中心为我们带来了极大的便利,但在面对复杂的分布式系统时,如何更好地发挥其优势?配置的版本冲突如何优雅解决?在大规模服务环境下如何优化配置拉取性能?这些都是值得进一步探讨的问题。期待你在评论区分享你的见解与实践经验,让我们共同推动微服务配置管理技术的进步!

参考文档:docs.spring.io/spring-clou...

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