Nacos源码系列—服务端那些事儿


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前言

在上节课中,我们讲解了客户端注册服务的大体流程,客户端在注册服务的时候调用的是 NamingService.registerInstance 来完成实例的注册,在最后呢我们知道服务注册是通过 nacos/v1/ns/instance 接口来完成注册的,我们今天来讲解服务端的注册,首先就从这个接口地址开始,来看具体服务端都做了哪些事情

服务注册

Nacos源码系列—服务端那些事儿

上面是我们从官网中找到的Nacos架构图,从这个图中我们大体可以得出我们要找的接口应该是在NamingService这个服务中,同时我们在项目结构中也可以看到naming这个模块,naming就是实现服务注册的,我们都知道请求路径都是通过controller来进行处理的,而在其中我们可以看到一个InstanceController的这么一个类,那么注册实例肯定会和它有关。可以看到InstanceController类的请求路由即是我们POST请求的路由的部分,如下:

Nacos源码系列—服务端那些事儿

所以,我们就从开始研究接收请求处理服务注册的源码,我们找到通过RestFul API接口,请求类型为Post,的方法,符合条件的只有InstanceController.register方法,这个方法用来接收用户的请求,并且把收到的信息进行解析,装换成实例信息,然后通过getInstanceOperator().registerInstance进行调用,这个方法也是服务注册的核心

    @CanDistro     @PostMapping     @Secured(action = ActionTypes.WRITE)     public String register(HttpServletRequest request) throws Exception {         //从 request信息中获取namespaceId,如果没有默认为public         final String namespaceId = WebUtils                 .optional(request, CommonParams.NAMESPACE_ID, Constants.DEFAULT_NAMESPACE_ID);         //获取服务名称 格式:“group@@serviceName”         final String serviceName = WebUtils.required(request, CommonParams.SERVICE_NAME);         NamingUtils.checkServiceNameFormat(serviceName);         //将request参数还原成instance实例         final Instance instance = HttpRequestInstanceBuilder.newBuilder()                 .setDefaultInstanceEphemeral(switchDomain.isDefaultInstanceEphemeral()).setRequest(request).build();         //【核心】注册服务实例         getInstanceOperator().registerInstance(namespaceId, serviceName, instance);         return "ok";     } 

我们先来看一下下面这个核心方法

getInstanceOperator().registerInstance(namespaceId, serviceName, instance);

getInstanceOperator() 这个判断是否走Grpc协议,默认走Grpc,所以我们使用的是instanceServiceV2这个实例对象

  private InstanceOperator getInstanceOperator() {         return upgradeJudgement.isUseGrpcFeatures() ? instanceServiceV2 : instanceServiceV1;     } 

instanceServiceV2就是InstanceOperatorClientImpl,方法所以我们需要进入的是下面这个实例的处理类

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具体方法如下所示:

    @Override     public void registerInstance(String namespaceId, String serviceName, Instance instance) {         //判断是否为临时客户端         boolean ephemeral = instance.isEphemeral();         //获取客户端ID         String clientId = IpPortBasedClient.getClientId(instance.toInetAddr(), ephemeral);         //通过客户端ID创建客户端连接         createIpPortClientIfAbsent(clientId);         //获取服务信息         Service service = getService(namespaceId, serviceName, ephemeral);         //注册服务         clientOperationService.registerInstance(service, instance, clientId);     } 

从Nacos2.0以后,新增了Client模型,管理与该客户机有关的数据内容,如果一个客户机发布了一个服务,那么这个客户机发布的所有服务和订阅者信息都会被更新到一个Client对象中,这个Client对象对应于这个客户机的链接,然后通过事件机制触发索引信息的更新。Client负责管理一个客户机的服务实例注册Publish和服务订阅Subscribe,可以方便地对需要推送的服务范围进行快速聚合,同时一个客户端gRPC长连接对应一个Client,每个Client有自己唯一的 clientId

package com.alibaba.nacos.naming.core.v2.client; public interface Client {      // 客户端id     String getClientId();     // 是否临时客户端     boolean isEphemeral();     //设置客户端更新时间     void setLastUpdatedTime();     //获取客户端更新时间     long getLastUpdatedTime();     // 服务实例注册     boolean addServiceInstance(Service service, InstancePublishInfo instancePublishInfo);     //服务实例移除     InstancePublishInfo removeServiceInstance(Service service);     //服务实例查询     InstancePublishInfo getInstancePublishInfo(Service service);     Collection<Service> getAllPublishedService();     // 服务订阅     boolean addServiceSubscriber(Service service, Subscriber subscriber);     ///取消订阅     boolean removeServiceSubscriber(Service service);     //查询订阅     Subscriber getSubscriber(Service service);     Collection<Service> getAllSubscribeService();     // 生成同步给其他节点的client数据     ClientSyncData generateSyncData();     // 是否过期     boolean isExpire(long currentTime);     // 释放资源     void release();  } 

知道了Client模型后,我们来接着从clientOperationService.registerInstance(service, instance, clientId);找到对应的具体实现

EphemeralClientOperationServiceImpl.registerInstance()

下面这个方法是具体来负责处理服务注册,我们来详细了解一下:

    @Override     public void registerInstance(Service service, Instance instance, String clientId) {         //确保Service单例存在,注意Service的equals和hasCode方法         Service singleton = ServiceManager.getInstance().getSingleton(service);         //如果不是临时客户端         if (!singleton.isEphemeral()) {             throw new NacosRuntimeException(NacosException.INVALID_PARAM,                     String.format("Current service %s is persistent service, can't register ephemeral instance.",                             singleton.getGroupedServiceName()));         }         //根据客户端ID找到客户端信息,这个关系在连接建立的时候存储         Client client = clientManager.getClient(clientId);         if (!clientIsLegal(client, clientId)) {             return;         }         //将客户端实例模型,装换成服务端实例模型         InstancePublishInfo instanceInfo = getPublishInfo(instance);         //将实例存储到client中         client.addServiceInstance(singleton, instanceInfo);         //设置最后更新时间         client.setLastUpdatedTime();         //建立服务和客户端的关联关系         NotifyCenter.publishEvent(new ClientOperationEvent.ClientRegisterServiceEvent(singleton, clientId));         NotifyCenter                 .publishEvent(new MetadataEvent.InstanceMetadataEvent(singleton, instanceInfo.getMetadataId(), false));     } 
  1. ServiceManager.getInstance().getSingleton() 当调用getSingleton的时候会负责管理service的单例,在这里service会重写equlas和hasCode方法作为key
public class ServiceManager {      //单例service 看service中equals和hasCode方法     private final ConcurrentHashMap<Service, Service> singletonRepository;     //namespace下所有的service     private final ConcurrentHashMap<String, Set<Service>> namespaceSingletonMaps;          //通过Map储存单例的Service     public Service getSingleton(Service service) {         singletonRepository.putIfAbsent(service, service);         Service result = singletonRepository.get(service);         namespaceSingletonMaps.computeIfAbsent(result.getNamespace(), (namespace) -> new ConcurrentHashSet<>());         namespaceSingletonMaps.get(result.getNamespace()).add(result);         return result;     } } 
  1. service中 equal和hasCode方法,namespace+group+name在服务端是一个单例Service
    @Override     public boolean equals(Object o) {         if (this == o) {             return true;         }         if (!(o instanceof Service)) {             return false;         }         Service service = (Service) o;         return namespace.equals(service.namespace) && group.equals(service.group) && name.equals(service.name);     }          @Override     public int hashCode() {         return Objects.hash(namespace, group, name);     } 
  1. clientManager.getClient() 这里对应的实现类为ConnectionBasedClientManager这个实现类负责管理长连接clientId和client模型的映射关系
@Component("connectionBasedClientManager") public class ConnectionBasedClientManager extends ClientConnectionEventListener implements ClientManager {     //通过map存储ID和client之间的关联关系     private final ConcurrentMap<String, ConnectionBasedClient> clients = new ConcurrentHashMap<>();      //根据clientId查询client     @Override     public Client getClient(String clientId) {         return clients.get(clientId);     } } 
  1. client.addServiceInstance(); 抽象类为AbstractClient:负责存储当前客户端服务注册表,也就是 service和instance的关系。
  protected final ConcurrentHashMap<Service, InstancePublishInfo> publishers = new ConcurrentHashMap<>(16, 0.75f, 1);、        //将service和实例进行关联     @Override     public boolean addServiceInstance(Service service, InstancePublishInfo instancePublishInfo) {         if (null == publishers.put(service, instancePublishInfo)) {             //监控指标自增实例数             MetricsMonitor.incrementInstanceCount();         }         NotifyCenter.publishEvent(new ClientEvent.ClientChangedEvent(this));         Loggers.SRV_LOG.info("Client change for service {}, {}", service, getClientId());         return true;     } 
  1. ClientOperationEvent.ClientRegisterServiceEvent() :这里目的是为了过滤目标服务得到最终instance列表建立service和client的关系,能够方便我们快速查询,同时会触发ClientServiceIndexesManager的监听事件。

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   //服务与发布client的关系    private final ConcurrentMap<Service, Set<String>> publisherIndexes = new ConcurrentHashMap<>();     //服务与订阅clientId的关系     private final ConcurrentMap<Service, Set<String>> subscriberIndexes = new ConcurrentHashMap<>();      private void handleClientOperation(ClientOperationEvent event) {         Service service = event.getService();         String clientId = event.getClientId();         if (event instanceof ClientOperationEvent.ClientRegisterServiceEvent) {             addPublisherIndexes(service, clientId);         } else if (event instanceof ClientOperationEvent.ClientDeregisterServiceEvent) {             removePublisherIndexes(service, clientId);         } else if (event instanceof ClientOperationEvent.ClientSubscribeServiceEvent) {             addSubscriberIndexes(service, clientId);         } else if (event instanceof ClientOperationEvent.ClientUnsubscribeServiceEvent) {             removeSubscriberIndexes(service, clientId);         }     }                       private void addPublisherIndexes(Service service, String clientId) {         publisherIndexes.computeIfAbsent(service, (key) -> new ConcurrentHashSet<>());         publisherIndexes.get(service).add(clientId);         NotifyCenter.publishEvent(new ServiceEvent.ServiceChangedEvent(service, true));     }             private void removePublisherIndexes(Service service, String clientId) {         if (!publisherIndexes.containsKey(service)) {             return;         }         publisherIndexes.get(service).remove(clientId);         NotifyCenter.publishEvent(new ServiceEvent.ServiceChangedEvent(service, true));     }              private void addSubscriberIndexes(Service service, String clientId) {         subscriberIndexes.computeIfAbsent(service, (key) -> new ConcurrentHashSet<>());         // Fix #5404, Only first time add need notify event.         if (subscriberIndexes.get(service).add(clientId)) {             NotifyCenter.publishEvent(new ServiceEvent.ServiceSubscribedEvent(service, clientId));         }     }          private void removeSubscriberIndexes(Service service, String clientId) {         if (!subscriberIndexes.containsKey(service)) {             return;         }         subscriberIndexes.get(service).remove(clientId);         if (subscriberIndexes.get(service).isEmpty()) {             subscriberIndexes.remove(service);         }     } 

请求流程图:

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服务端监控检查

Nacos作为注册中心不止提供了服务注册和服务发现的功能,还提供了服务可用性检测的功能,在1.0的版本中,临时实例走的是distro协议,客户端向注册中心发送心跳来维持自身的健康(healthy)状态,持久实例则走的是Raft协议存储。

  1. 两种检测机制
  • 客户端主动上报机制
  • 服务器端主动下探机制

客户端主动上报机制:你主动找上级,说你没有打卡(不健康状态)

服务器端主动下探机制:上级检测到你有不打卡的记录,主动来找你

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对于Nacos健康检测机制,我们不能主动去设置,但是健康检查机制是和Nacos的服务实例类型强相关,主要是有两种服务实例:

  • 临时实例:客户端主动上报
  • 持久实例:服务端主动下探

客户端主动上报

临时实例每隔5秒会主动上报自己的健康状态,发送心跳,如果发送心跳的间隔时间超过15秒,Nacos服务器端会将服务标记为亚健康状态,如果超过30S没有发送心跳,那么服务实例会被从服务列表中剔除

在2.0版本以后,持久实例不变,临时实例而是通过长连接来判断实例是否健康。

  1. 长连接: 一个连接上可以连续发送多数据包,在连接保持期间,如果没有数据包发送,需要双方发链路检测包,在Nacos2.0之后,使用Grpc协议代替了http协议。长连接会保持客户端和服务端发送的状态,在源码中ConnectionManager 管理所有客户端的长连接

ConnectionManager: 每3秒检测所有超过20S内没有发生过通讯的客户端,向客户端发起ClientDetectionRequest探测请求,如果客户端在1s内成功响应,则检测通过,否则执行unregister方法移除Connection

如果客户端持续和服务端进行通讯,服务端是不需要主动下探的,只有当客户端没有一直和服务端通信的时候,服务端才会主动下探操作

@Service public class ConnectionManager extends Subscriber<ConnectionLimitRuleChangeEvent> {  Map<String, Connection> connections = new ConcurrentHashMap<String, Connection>();     //只要spring容器启动,会触发这个方法     @PostConstruct     public void start() {     // 启动不健康连接排除功能.     RpcScheduledExecutor.COMMON_SERVER_EXECUTOR.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {       @Override       public void run() {         // 1. 统计过时(20s)连接          Set<Map.Entry<String, Connection>> entries = connections.entrySet();         //2.获得需要剔除的IP和端口         //3.根据限制获取剔除的IP和端口         //4.如果还是有需要剔除的客户端,则继续执行         //5.没有活动的客户端执行探测                     //6.如果没有马上响应,则马上剔除         //7.剔除后发布ClientDisconnectEvent事件       }     });      } }  //注销(移出)连接方法 public synchronized void unregister(String connectionId) {     Connection remove = this.connections.remove(connectionId);     if (remove != null) {         String clientIp = remove.getMetaInfo().clientIp;         AtomicInteger atomicInteger = connectionForClientIp.get(clientIp);         if (atomicInteger != null) {             int count = atomicInteger.decrementAndGet();             if (count <= 0) {                 connectionForClientIp.remove(clientIp);             }         }         remove.close();         Loggers.REMOTE_DIGEST.info("[{}]Connection unregistered successfully. ", connectionId);         clientConnectionEventListenerRegistry.notifyClientDisConnected(remove);     } 

当服务端操作移除事件以后,会操作notifyClientDisConnected()方法,主要调用的是 clientConnectionEventListener.clientDisConnected(connection)方法,将连接信息传入进去

    public void notifyClientDisConnected(final Connection connection) {                  for (ClientConnectionEventListener clientConnectionEventListener : clientConnectionEventListeners) {             try {                 clientConnectionEventListener.clientDisConnected(connection);             } catch (Throwable throwable) {                 Loggers.REMOTE.info("[NotifyClientDisConnected] failed for listener {}",                         clientConnectionEventListener.getName(), throwable);             }         }          

clientConnectionEventListenerd的实现类是ConnectionBasedClientManager,在这里面会出发清除索引缓存等操作

@Component("connectionBasedClientManager") public class ConnectionBasedClientManager extends ClientConnectionEventListener implements ClientManager {     @Override     public boolean clientDisconnected(String clientId) {         Loggers.SRV_LOG.info("Client connection {} disconnect, remove instances and subscribers", clientId);         //同步移除client数据         ConnectionBasedClient client = clients.remove(clientId);         if (null == client) {             return true;         }         client.release();         //服务订阅,将变更通知到客户端         NotifyCenter.publishEvent(new ClientEvent.ClientDisconnectEvent(client));         return true;     } } 

总结

到这里Nacos服务端的基础的源码就讲完了,有些地方我们没有展开来讲,在后续的源码讲解中,会给大家详细的进行讲解,今天主要讲解了,服务端注册以及监控检查的基础代码,后面会有最新的内容呈现给大家,如果觉得文中对您有帮助的,记得点赞关注~

今天是母亲节,在这里祝妈妈们,节日快乐!

我是牧小农,怕什么真理无穷,进一步有进一步的欢喜,大家加油

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