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nacos统一配置中心源码解析
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配置文件想必大家都很熟悉，无论什么架构 都离不开配置，虽然spring boot已经大大简化了配置，但如果服务很多 环境也好几个，管理配置起来还是很麻烦，并且每次改完配置都需要重启服务，nacos config出现就解决了这些问题，它把配置统一放到服务进行管理，客户端这边进行有需要的获取，可以实时对配置进行修改和发布
如何使用nacos config
首先需要引入nacos config jar包
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
<version>2.2.1.RELEASE</version>
</dependency>
在nacos控制台提前配置需要的配置文件
配置文件格式支持text、json、xml、yaml、html、properties，注意spring boot启动支持的配置文件格式只能为yaml或properties格式，其它格式的配置文件需要后续我们自己写代码去获取
我们来看db.properties也是就数据库配置
data id就是对应配置文件id，group为分组，配置内容就是properties格式的
再来看bootstrap.properties如何引用这个配置文件
spring.application.name=nacos-config
server.port=20200#命名空间
spring.cloud.nacos.config.namespace=${nacos_register_namingspace:0ca74337-8f42-49c3-aec9-32f268a937c4}
#组名
spring.cloud.nacos.config.group=${spring.application.name}
#文件格式
spring.cloud.nacos.config.file-extension=properties
#nacos server地址
spring.cloud.nacos.config.server-addr=localhost:8848#加载配置文件
spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].data-id=nacos.properties
spring.cloud.nacos.config.ext-config[1].data-id=db.properties
spring.cloud.nacos.config.ext-config[2].data-id=mybatis-plus.properties
注意 加载配置文件的分组名默认为DEFAULT_GROUP，如需指定分组 需要再指定
spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].data-id=nacos.properties
spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].group=${spring.cloud.nacos.config.group}
#或者
spring.cloud.nacos.config.ext-config[1].data-id=undertow.properties
spring.cloud.nacos.config.ext-config[1].group=MY_DEFAULT
在这里解释下namespace和group的概念，namespace可以用来解决不同环境的问题，group是来管理配置分组的，它们的关系如下图
spring boot启动容器如何加载nacos config配置文件
这个配置作用是spring在启动之间准备上下文时会启用这个配置 来导入nacos相关配置文件,为后续容器启动做准备
来看NacosConfigBootstrapConfiguration这个配置类
NacosConfigProperties：对应我们上面在bootstrap.properties中对应的配置信息
NacosConfigManager: 持有NacosConfigProperties和ConfigService，ConfigService用来查询 发布配置的相关接口
NacosPropertySourceLocator:它实现了PropertySourceLocator ，spring boot启动时调用PropertySourceLocator.locate(env)用来加载配置信息,下面来看相关源码
/******************************************NacosPropertySourceLocator******************************************/
public PropertySource<?> locate(Environment env) {
ConfigService configService = this.nacosConfigProperties.configServiceInstance();
if (null == configService) {
log.warn("no instance of config service found, can't load config from nacos");
return null;
} else {
long timeout = (long)this.nacosConfigProperties.getTimeout();
this.nacosPropertySourceBuilder = new NacosPropertySourceBuilder(configService, timeout);
String name = this.nacosConfigProperties.getName();
String dataIdPrefix = this.nacosConfigProperties.getPrefix();
if (StringUtils.isEmpty(dataIdPrefix)) {
dataIdPrefix = name;
} if (StringUtils.isEmpty(dataIdPrefix)) {
dataIdPrefix = env.getProperty("spring.application.name");
} CompositePropertySource composite = new CompositePropertySource("NACOS");
// 加载共享的配置文件 不同指定分组 默认DEFAULT_GROUP，对应配置spring.cloud.nacos.config.sharedDataids=shared_1.properties,shared_2.properties
this.loadSharedConfiguration(composite);
// 对应spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].data-id=nacos.properties的配置
this.loadExtConfiguration(composite);
// 加载当前应用配置
this.loadApplicationConfiguration(composite, dataIdPrefix, this.nacosConfigProperties, env);
return composite;
}
}// 看一个加载实现即可 流程都差不多 具体实现在NacosPropertySourceBuilder.loadNacosData()方法完成
/******************************************具体实现在NacosPropertySourceBuilder******************************************/
private Properties loadNacosData(String dataId, String group, String fileExtension) {
String data = null; try {
// 向nacos server拉取配置文件
data = this.configService.getConfig(dataId, group, this.timeout);
if (!StringUtils.isEmpty(data)) {
log.info(String.format("Loading nacos data, dataId: '%s', group: '%s'", dataId, group));
// spring boot配置当然只支持properties和yaml文件格式
if (fileExtension.equalsIgnoreCase("properties")) {
Properties properties = new Properties();
properties.load(new StringReader(data));
return properties;
} if (fileExtension.equalsIgnoreCase("yaml") || fileExtension.equalsIgnoreCase("yml")) {
YamlPropertiesFactoryBean yamlFactory = new YamlPropertiesFactoryBean();
yamlFactory.setResources(new Resource[]{new ByteArrayResource(data.getBytes())});
return yamlFactory.getObject();
}
}
} catch (NacosException var6) {
log.error("get data from Nacos error,dataId:{}, ", dataId, var6);
} catch (Exception var7) {
log.error("parse data from Nacos error,dataId:{},data:{},", new Object[]{dataId, data, var7});
} return EMPTY_PROPERTIES;
}
至此我们在nacos上配置的properties和yaml文件都载入到spring配置文件中来了，后面可通过context.Environment.getProperty(propertyName)来获取相关配置信息
配置如何随spring boot加载进来我们说完了，接来下来看修改完配置后如何实时刷新
nacos config动态刷新
当nacos config更新后，根据配置中的refresh属性来判断是否刷新配置，配置如下
spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].refresh=true
首先sprin.factories 配置了EnableAutoConfiguration=NacosConfigAutoConfiguration，NacosConfigAutoConfiguration配置类会注入一个NacosContextRefresher，它首先监听了ApplicationReadyEvent，然后注册一个nacos listener用来监听nacos config配置修改后发布一个spring refreshEvent用来刷新配置和应用
public class NacosContextRefresher implements ApplicationListener<ApplicationReadyEvent>, ApplicationContextAwarepublic void onApplicationEvent(ApplicationReadyEvent event) {
// 只注册一次
if (this.ready.compareAndSet(false, true)) {
this.registerNacosListenersForApplications();
}
}private void registerNacosListenersForApplications() {
if (this.refreshProperties.isEnabled()) {
Iterator var1 = NacosPropertySourceRepository.getAll().iterator();
while(var1.hasNext()) {
NacosPropertySource nacosPropertySource = (NacosPropertySource)var1.next();
// 对应刚才所说的配置 需要配置文件是否需要刷新
if (nacosPropertySource.isRefreshable()) {
String dataId = nacosPropertySource.getDataId();
// 注册nacos监听器
this.registerNacosListener(nacosPropertySource.getGroup(), dataId);
}
}
}}private void registerNacosListener(final String group, final String dataId) {
Listener listener = (Listener)this.listenerMap.computeIfAbsent(dataId, (i) -> {
return new Listener() {
public void receiveConfigInfo(String configInfo) {
NacosContextRefresher.refreshCountIncrement();
String md5 = "";
if (!StringUtils.isEmpty(configInfo)) {
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
md5 = (new BigInteger(1, md.digest(configInfo.getBytes("UTF-8")))).toString(16);
} catch (UnsupportedEncodingException | NoSuchAlgorithmException var4) {
NacosContextRefresher.log.warn("[Nacos] unable to get md5 for dataId: " + dataId, var4);
}
}
// 添加刷新记录
NacosContextRefresher.this.refreshHistory.add(dataId, md5);
// 发布一个spring refreshEvent事件 对应监听器为RefreshEventListener 该监听器会完成配置的更新应用
NacosContextRefresher.this.applicationContext.publishEvent(new RefreshEvent(this, (Object)null, "Refresh Nacos config"));
if (NacosContextRefresher.log.isDebugEnabled()) {
NacosContextRefresher.log.debug("Refresh Nacos config group " + group + ",dataId" + dataId);
} }
public Executor getExecutor() {
return null;
}
};
}); try {
this.configService.addListener(dataId, group, listener);
} catch (NacosException var5) {
var5.printStackTrace();
}}
我们说完了nacos config动态刷新，那么肯定有对应的动态监听，nacos config会监听nacos server上配置的更新状态
nacos config动态监听
一般来说客户端和服务端数据交互无非就两种方式
pull：客户端主动从服务器拉取数据
push: 由服务端主动向客户端推送数据
这两种模式优缺点各不一样，pull模式需要考虑的是什么时候向服务端拉取数据 可能会存在数据延迟问题，而push模式需要客户端和服务端维护一个长连接 如果客户端较多会给服务端造成压力 但它的实时性会更好
nacos采用的是pull模式，但它作了优化 可以看做是pull+push，客户端会轮询向服务端发出一个长连接请求，这个长连接最多30s就会超时，服务端收到客户端的请求会先判断当前是否有配置更新，有则立即返回
如果没有服务端会将这个请求拿住“hold”29.5s加入队列，最后0.5s再检测配置文件无论有没有更新都进行正常返回，但等待的29.5s期间有配置更新可以提前结束并返回，下面会在源码中讲解具体怎么处理的
nacos client处理
动态监听的发起是在ConfigService的实现类NacosConfigService的构造方法中，它是对外nacos config api接口，在之前加载配置文件和NacosContextRefresher构造方法中都会获取或创建
这里都会先判断是否已经创建了ConfigServer，没有则实例化一个NacosConfigService，来看它的构造函数
/***************************************** NacosConfigService *****************************************/
public NacosConfigService(Properties properties) throws NacosException {
String encodeTmp = properties.getProperty(PropertyKeyConst.ENCODE);
if (StringUtils.isBlank(encodeTmp)) {
encode = Constants.ENCODE;
} else {
encode = encodeTmp.trim();
}
initNamespace(properties);
// 用来向nacos server发起请求的代理，这里用到了装饰模式
agent = new MetricsHttpAgent(new ServerHttpAgent(properties));
agent.start();
// 客户端的一个工作类，agent作为它的构造传参 可猜想到里面肯定会做一些远程调用
worker = new ClientWorker(agent, configFilterChainManager, properties);
}/***************************************** ClientWorker *****************************************/
public ClientWorker(final HttpAgent agent, final ConfigFilterChainManager configFilterChainManager, final Properties properties) {
this.agent = agent;
this.configFilterChainManager = configFilterChainManager; // Initialize the timeout parameter init(properties);
// 这个线程池只有一个核心线程 用来执行checkConfigInfo()方法
executor = Executors.newScheduledThreadPool(1, new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r);
t.setName("com.alibaba.nacos.client.Worker." + agent.getName());
t.setDaemon(true);
return t;
}
});
// 其它需要执行线程的地方都交给这个线程池来处理
executorService = Executors.newScheduledThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors(), new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r);
t.setName("com.alibaba.nacos.client.Worker.longPolling." + agent.getName());
t.setDaemon(true);
return t;
}
}); // 执行一个调用checkConfigInfo()方法的周期性任务，每10ms执行一次，首次执行延迟1ms后执行
executor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
checkConfigInfo();
} catch (Throwable e) {
LOGGER.error("[" + agent.getName() + "] [sub-check] rotate check error", e);
}
}
}, 1L, 10L, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
NacosConfigService构造方法主要创建一个agent 它是用来向nacos server发出请求的，然后又创建了一个clientwoker，它的构造方法创建了两个线程池，第一个线程池只有一个核心线程，它会执行一个周期性任务只用来调用checkconfiginfo()方法，第二个线程是后续由需要执行线程的地方都交给它来执行，下面重点来看checkconfiginfo()方法
public void checkConfigInfo() {
// 分任务
int listenerSize = cacheMap.get().size();
// 向上取整为批数
int longingTaskCount = (int) Math.ceil(listenerSize / ParamUtil.getPerTaskConfigSize());
if (longingTaskCount > currentLongingTaskCount) {
for (int i = (int) currentLongingTaskCount; i < longingTaskCount; i++) {
executorService.execute(new LongPollingRunnable(i));
}
currentLongingTaskCount = longingTaskCount;
}
}
AtomicReference<Map<String, CacheData>> cacheMap = new AtomicReference<Map<String, CacheData>>(
new HashMap<String, CacheData>());
cacheMap:缓存着需要刷新的配置，它是在调用ConfigService 添加监听器方式时会放入，可以自定义监听配置刷新
// 添加一个config监听器，用来监听dataId为ErrorCode，group为DEFAULT_GROUP的config
configService.addListener("ErrorCode","DEFAULT_GROUP",new Listener() {
@Override
public Executor getExecutor() {
return null;
} @Override
public void receiveConfigInfo(String s) { //当配置更新时会调用监听器该方法
Map<String, Map<String, String>> map = JSON.parseObject(s, Map.class);
// 根据自己的业务需要来处理
}
});
这里采用了一个策略：将cacheMap中的数量以3000分一个组，分别创建一个LongPollingRunnable用来监听配置更新，这个LongPollingRunnable就是我们之前所说的长连接任务，来看这个长连接任务
class LongPollingRunnable implements Runnable {
private int taskId; public LongPollingRunnable(int taskId) {
this.taskId = taskId;
} @Override
public void run() { List<CacheData> cacheDatas = new ArrayList<CacheData>();
List<String> inInitializingCacheList = new ArrayList<String>();
try {
// check failover config
for (CacheData cacheData : cacheMap.get().values()) {
if (cacheData.getTaskId() == taskId) {
cacheDatas.add(cacheData);
try {
// 1、检查本地配置
checkLocalConfig(cacheData);
if (cacheData.isUseLocalConfigInfo()) {
cacheData.checkListenerMd5();
}
} catch (Exception e) {
LOGGER.error("get local config info error", e);
}
}
} // 2、向nacos server发出一个长连接 30s超时，返回nacos server有更新过的dataIds
List<String> changedGroupKeys = checkUpdateDataIds(cacheDatas, inInitializingCacheList);
LOGGER.info("get changedGroupKeys:" + changedGroupKeys); for (String groupKey : changedGroupKeys) {
String[] key = GroupKey.parseKey(groupKey);
String dataId = key[0];
String group = key[1];
String tenant = null;
if (key.length == 3) {
tenant = key[2];
}
try {
// 3、向nacos server请求获取config最新内容
String[] ct = getServerConfig(dataId, group, tenant, 3000L);
CacheData cache = cacheMap.get().get(GroupKey.getKeyTenant(dataId, group, tenant));
cache.setContent(ct[0]);
if (null != ct[1]) {
cache.setType(ct[1]);
}
}
}
// 4、对有变化的config调用对应监听器去处理
for (CacheData cacheData : cacheDatas) {
if (!cacheData.isInitializing() || inInitializingCacheList
.contains(GroupKey.getKeyTenant(cacheData.dataId, cacheData.group, cacheData.tenant))) {
cacheData.checkListenerMd5();
cacheData.setInitializing(false);
}
}
inInitializingCacheList.clear();
// 继续轮询
executorService.execute(this);
} catch (Throwable e) {
// 发生异常延迟执行
executorService.schedule(this, taskPenaltyTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
}
这个长轮询主要做了4个步骤
- 检查本地配置，如果存在本地配置，并且与缓存中的本地配置版本不一样，把本地配置内容更新到缓存，并触发事件，这块源码比较简单，读者跟到源码一读编制
- 向nacos server发出一个长连接，30s超时，nacos server会返回有变化的dataIds
- 根据变化的dataId，从服务端拉取最新的配置内容然后更新到缓存中
- 对有变化的配置 触发事件监听器来处理
讲完了nacos client处理流程，再来看服务端这边怎么处理这个长连接的
nacos server处理
服务端长连接接口是/config/listener，对应源码包为config
/****************************************** ConfigController ******************************************/
@PostMapping("/listener")
@Secured(action = ActionTypes.READ, parser = ConfigResourceParser.class)
public void listener(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
request.setAttribute("org.apache.catalina.ASYNC_SUPPORTED", true);
String probeModify = request.getParameter("Listening-Configs");
if (StringUtils.isBlank(probeModify)) {
throw new IllegalArgumentException("invalid probeModify");
} probeModify = URLDecoder.decode(probeModify, Constants.ENCODE);
// 需要检查更新的config信息
Map<String, String> clientMd5Map;
try {
clientMd5Map = MD5Util.getClientMd5Map(probeModify);
} catch (Throwable e) {
throw new IllegalArgumentException("invalid probeModify");
} // 长连接处理
inner.doPollingConfig(request, response, clientMd5Map, probeModify.length());
}/****************************************** ConfigServletInner ******************************************/
public String doPollingConfig(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
Map<String, String> clientMd5Map, int probeRequestSize) throws IOException { // 判断是否支持长轮询
if (LongPollingService.isSupportLongPolling(request)) {
// 长轮询处理
longPollingService.addLongPollingClient(request, response, clientMd5Map, probeRequestSize);
return HttpServletResponse.SC_OK + "";
} // 不支持长轮询，直接与当前配置作比较，返回有变更的配置
List<String> changedGroups = MD5Util.compareMd5(request, response, clientMd5Map); // Compatible with short polling result.
String oldResult = MD5Util.compareMd5OldResult(changedGroups);
String newResult = MD5Util.compareMd5ResultString(changedGroups); /*
* 省略
* 会响应变更的配置信息
*/
return HttpServletResponse.SC_OK + "";
}/****************************************** LongPollingService ******************************************/
public void addLongPollingClient(HttpServletRequest req, HttpServletResponse rsp, Map<String, String> clientMd5Map,
int probeRequestSize) { String str = req.getHeader(LongPollingService.LONG_POLLING_HEADER);
String noHangUpFlag = req.getHeader(LongPollingService.LONG_POLLING_NO_HANG_UP_HEADER);
String appName = req.getHeader(RequestUtil.CLIENT_APPNAME_HEADER);
String tag = req.getHeader("Vipserver-Tag"); // 服务端这边最多处理时长29.5s，需要留0.5s来返回，以免客户端那边超时
int delayTime = SwitchService.getSwitchInteger(SwitchService.FIXED_DELAY_TIME, 500);
// Add delay time for LoadBalance, and one response is returned 500 ms in advance to avoid client timeout.
long timeout = Math.max(10000, Long.parseLong(str) - delayTime);
if (isFixedPolling()) {
timeout = Math.max(10000, getFixedPollingInterval());
// Do nothing but set fix polling timeout.
} else {
// 不支持长轮询 本地对比返回
long start = System.currentTimeMillis();
List<String> changedGroups = MD5Util.compareMd5(req, rsp, clientMd5Map);
if (changedGroups.size() > 0) {
generateResponse(req, rsp, changedGroups);
// log....
return;
} else if (noHangUpFlag != null && noHangUpFlag.equalsIgnoreCase(TRUE_STR)) {
// log....
return;
}
}
String ip = RequestUtil.getRemoteIp(req); // 将http响应交给异步线程，返回一个异步响应上下文, 当配置更新后可以主动调用及时返回，不用非等待29.5s
final AsyncContext asyncContext = req.startAsync(); // AsyncContext.setTimeout() is incorrect, Control by oneself
asyncContext.setTimeout(0L);
// 执行客户端长连接任务，
ConfigExecutor.executeLongPolling(
new ClientLongPolling(asyncContext, clientMd5Map, ip, probeRequestSize, timeout, appName, tag));
}/****************************************** ClientLongPolling ******************************************/
class ClientLongPolling implements Runnable { @Override
public void run() {
// 提交一个任务，延迟29.5s执行
asyncTimeoutFuture = ConfigExecutor.scheduleLongPolling(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
getRetainIps().put(ClientLongPolling.this.ip, System.currentTimeMillis()); // Delete subsciber's relations.
allSubs.remove(ClientLongPolling.this); if (isFixedPolling()) {
// 检查变更配置 并相应
List<String> changedGroups = MD5Util
.compareMd5((HttpServletRequest) asyncContext.getRequest(),
(HttpServletResponse) asyncContext.getResponse(), clientMd5Map);
if (changedGroups.size() > 0) {
sendResponse(changedGroups);
} else {
sendResponse(null);
}
} else {
sendResponse(null);
}
} catch (Throwable t) {
LogUtil.DEFAULT_LOG.error("long polling error:" + t.getMessage(), t.getCause());
} } }, timeoutTime, TimeUnit.MILLISECONDS); allSubs.add(this);
}
}
final Queue<ClientLongPolling> allSubs
上面大部分地方都比较好懂，主要解释下ClientLongPolling作用，它首先会提交一个任务，无论配置有没有更新 最终都会进行响应，延迟29.5s执行，然后会把自己添加到一个队列中，之前说过，服务端这边配置有更新后 会找出正在等待配置更新的长连接任务，提前结束这个任务并返回，
来看这一步是怎么处理的
public LongPollingService() {
allSubs = new ConcurrentLinkedQueue<ClientLongPolling>(); ConfigExecutor.scheduleLongPolling(new StatTask(), 0L, 10L, TimeUnit.SECONDS); // Register LocalDataChangeEvent to NotifyCenter.
NotifyCenter.registerToPublisher(LocalDataChangeEvent.class, NotifyCenter.ringBufferSize); // Register A Subscriber to subscribe LocalDataChangeEvent.
NotifyCenter.registerSubscriber(new Subscriber() { @Override
public void onEvent(Event event) {
if (isFixedPolling()) {
// Ignore.
} else {
if (event instanceof LocalDataChangeEvent) {
LocalDataChangeEvent evt = (LocalDataChangeEvent) event;
ConfigExecutor.executeLongPolling(new DataChangeTask(evt.groupKey, evt.isBeta, evt.betaIps));
}
}
} @Override
public Class<? extends Event> subscribeType() {
return LocalDataChangeEvent.class;
}
});}class DataChangeTask implements Runnable { @Override
public void run() {
try {
ConfigCacheService.getContentBetaMd5(groupKey);
// 找出等在该配置的长连接，然后进行提前返回
for (Iterator<ClientLongPolling> iter = allSubs.iterator(); iter.hasNext(); ) {
ClientLongPolling clientSub = iter.next();
if (clientSub.clientMd5Map.containsKey(groupKey)) {
// If published tag is not in the beta list, then it skipped.
if (isBeta && !CollectionUtils.contains(betaIps, clientSub.ip)) {
continue;
} // If published tag is not in the tag list, then it skipped.
if (StringUtils.isNotBlank(tag) && !tag.equals(clientSub.tag)) {
continue;
} getRetainIps().put(clientSub.ip, System.currentTimeMillis());
iter.remove(); // Delete subscribers' relationships.
clientSub.sendResponse(Arrays.asList(groupKey));
}
}
} catch (Throwable t) {
LogUtil.DEFAULT_LOG.error("data change error: {}", ExceptionUtil.getStackTrace(t));
}
}
}
LongPollingService构造函数中，会注册一个订阅，用来监听LocalDataChangeEvent，当发生该事件时，会执行一个数据变更任务，这个任务就是找出等在配置的长连接，提前返回
我们在nacos控制台修改一个配置文件进行发布，会调用ConfigController.publishConfig接口，但这个接口发布的是ConfigDataChangeEvent事件，大意了。。。LocalDataChangeEvent事件发布在ConfigCacheService,这里怎么调用的我就不深追，留给有兴趣的读者
至此nacos config动态监听、刷新就串联起来了，nacos的相关源码都比较好理解，跟着源码追进去就一目了然了
