微服務架構 | 3.2 Alibaba Nacos 註冊中心

前言
1. Nacos 基礎知識
2. 安裝並運行 Nacos 伺服器
3. 使用 Nacos 管理服務提供者
4. 使用 Nacos 管理服務消費者
5. Nacos 持久化配置
- 5.1 切換成 MySQL
- 5.2 修改配置文件
6. Nacos 的高可用部署
7. 包含 Nginx 的 Nacos 高可用示例
8. Dubbo 使用 Nacos 作為註冊中心
最後

前言

參考資料：
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 微服務原理與實戰》
《B站尚矽谷 SpringCloud 框架開發教程周陽》
《Nacos 官網》

Nacos 致力於解決微服務中的統一配置、服務註冊與發現等問題。它提供了一組簡單易用的特性集，幫助開發者快速實現動態服務發現、服務配置、服務元數據及流量管理；

1. Nacos 基礎知識

1.1 Nacos 命名方式

前四個字母分別為 Naming 和 Configuration 的前兩個字母，最後的 s 為 Service；

1.2 Nasoc 是什麼

一個更易於構建雲原生應用的動態服務發現、配置管理和服務管理平台；
Nacos: Dynamic Naming and Configuration Service；
Nacos 是註冊中心 + 配置中心的組合，相當於：Nacos = Eureka+Config +Bus；

1.3 Nacos 的 4 個關鍵特性

服務發現和服務健康監測：
- Nacos 支援基於 DNS 和基於 RPC（HTTP&API）的服務發現；
- Nacos 提供對服務的實時的健康檢查，阻止向不健康的主機或服務實例發送請求；
- 對於複雜的雲環境和網路拓撲環境中（如VPC、邊緣網路等）服務的健康檢查，Nacos 提供了 agent 上報和服務端主動檢測兩種健康檢查模式；
- Nacos 還提供了統一的健康檢查儀錶盤，幫助用戶根據健康狀態管理服務的可用性及流量；
動態配置服務：
- Nacos 提供了一個簡潔易用的 UI（控制台樣例 Demo）幫助用戶管理所有服務和應用的配置；
- Nacos 還提供了包括配置版本跟蹤、金絲雀發布、一鍵回滾配置及客戶端配置更新狀態跟蹤在內的一系列開箱即用的配置管理特性；
動態 DNS 服務：
- 動態 DNS 服務支援權重路由，讓開發者更容易地實現中間層負載均衡、更靈活的路由策略、流量控制，以及數據中心內網的簡單 DNS 解析服務；
服務及其元數據管理：
- Nacos 可以使開發者從微服務平台建設的視角管理數據中心的所有服務及元數據；
- 包括；管理服務的描述、生命周期、服務的靜態依賴分析、服務的健康狀態、服務的流量管理、路由及安全策略、服務的 SLA 及最重要的 metrics 統計數據；

1.4 Nacos 生態圖

1.5 Nacos 架構圖

服務提供者通過 VIP（Virtual IP）訪問 Nacos Server 高可用集群，基於 Open API 完成服務的註冊和服務查詢；
Nacos Server 本身可以支援主備模式，所以底層會採用數據一致性演算法來完成從節點的數據同步；
服務消費者也是如此，基於 Open API 從 Nacos Server 中查詢服務列表；

1.6 Nacos 支援 AP 和 CP 模式的切換

簡單來說：
- C 是所有節點在同一時間看到的數據是一致的；而 A 的定義是所有的請求都會收到響應；
模式選擇：
- 如果不需要存儲服務級別的資訊且服務實例是通過 nacos-client 註冊，並能夠保持心跳上報，那麼就可以選擇 AP 模式；
- 當前主流的服務如 Spring cloud 和 Dubbo 服務，都適用於 AP 模式，AP 模式為了服務的可能性而減弱了一致性，因此 AP 模式下只支援註冊臨時實例；
- 如果需要在服務級別編輯或者存儲配置資訊，那麼 CP 是必須， K8S 服務和 DNS 服務則適用於 CP 模式；
- CP 模式下則支援註冊持久化實例，此時則是以 Raft 協議為集群運行模式，該模式下註冊實例之前必須先註冊服務，如果服務不存在，則會返回錯誤；
切換模式：
- curl -X PUT '$NACOS_SERVER:8848/nacos/v1/ns/operator/switches?entry=serverMode&value=CP'；

1.7 Nacos 文件結構說明

bin 目錄：服務啟動/停止腳本；
conf 目錄：配置文件；
- application.properties 文件：Spring Boot 項目默認的配置文件；
- cluster.conf.example：集群配置樣例文件；
- nacos-mysql.sql：MySQL 資料庫腳本；
- nacos-logback.xml：Nacos 日誌配置文件；
data 目錄：Derby 資料庫存儲；
logs 目錄：日誌；
target 目錄：編譯打包後的文件；

1.8 Nacos 服務註冊與發現的源碼分析

由於篇幅有限，該內容放在：《微服務架構 | *3.5 Nacos 服務註冊與發現的源碼分析》；

2. 安裝並運行 Nacos 伺服器

Nacos 依賴 Java 1.8 以上環境，有兩種安裝方式：使用已經編譯好的安裝包和源碼部署；由於《*3.5 Nacos 服務註冊與發現的源碼分析》要對 Nacos 源碼進行分析，這裡推薦源碼部署；
這裡選擇的版本是 2.0.3；

2.1 安裝包安裝 Nacos 伺服器

2.1.1 下載 Nacos

從官網下載 Nacos：//github.com/alibaba/nacos/releases；

2.1.2 直接運行報錯

下載解壓後如圖：
直接雙擊運行 startup.cmd 會報錯：

org.springframework.context.ApplicationContextException: Unable to start web server; nested exception is org.springframework.boot.web.server.WebServerException: Unable to start embedded Tomcat
        at org.springframework.boot.web.servlet.context.ServletWebServerApplicationContext.onRefresh(ServletWebServerApplicationContext.java:156)
        at org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.refresh(AbstractApplicationContext.java:544)
        at org.springframework.boot.web.servlet.context.ServletWebServerApplicationContext.refresh(ServletWebServerApplicationContext.java:141)

原因是 Nacos 默認以集群模式啟動，我們需要單機模式，修改啟動方式即可；

2.1.3 修改啟動方式後啟動

修改 startup.cmd 里第26行為 standalone：

保存後啟動，訪問 //localhost:8848/nacos 即可；

默認起始密碼和帳號都是 nacos；

2.2 源碼部署 Nacos 伺服器

由於 2.0.3 版本筆者一直部署失敗，因此這裡以 1.4.2 版本為例；

2.2.1 下載源碼

訪問鏈接：//github.com/alibaba/nacos
將程式碼派生到自己的倉庫，在 Tags 標籤里選擇 1.4.2 版本的，拉取 Nacos-1.4.2 源碼；

創建 Nacos 1.4.2 分支（名字可以自己取）；

由於 GitHub Http 默認拉取 default 標籤下的程式碼，因此這裡選擇修改 default 為 1.4.2 標籤，再拉取程式碼；

點擊 Update；
然後在 idea 上拉取程式碼即可；

2.2.2 本地編譯

源碼下載後，會自動導入依賴 jar 包，有導入不成功的可以嘗試手動導入，親測有效；
需要使用 Maven 對源碼進行編譯。進入到 Nacos 源碼目錄，使用如下mvn命令，開始本地編譯：
mvn -Prelease-nacos -Dmaven.test.skip=true clean install -U

編譯完成後截圖如下：

2.2.3 修改配置

跟安裝包部署一樣，我們需要以單機方式啟動 Nacos；
因此需要在啟動參數中進行設置，在 JVM 的啟動參數中，添加：-Dnacos.standalone=true

2.2.4 啟動 Nacos

找到 nacos-console 模組下的啟動類 com.alibaba.nacos.Nacos 啟動即可；
瀏覽器訪問：//localhost:8848/nacos
默認帳號和密碼都是 nacos；

2.2.5 啟動報錯

如果啟動失敗報錯找不到 entity 包，這需要編譯 nacos-consistency 模組，刷新下 Maven，然後重新啟動即可；

3. 使用 Nacos 管理服務提供者

使用 Nacos 構建服務提供者大致與 Zookeeper 和 Consul 相同； Zookeeper 與 Consul 的構建方式詳情請見《3.3 Apache Zookeeper 註冊中心》與《3.4 HashiCorp Consul 註冊中心》；

3.1 引入 pom.xml 依賴文件

父工程的依賴：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
    <version>2.1.0.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>

本模組的依賴：

<!--SpringCloud ailibaba nacos -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

3.2 修改 application.yml 配置文件

server:
  port: 9001

spring:
  application:
    name: nacos-provider
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #配置Nacos地址

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

3.3 在主程式類上添加註解

@EnableDiscoveryClient：使用其他組件（Nacos、zookeeper、Consul）作為註冊中心；

3.4 編寫業務類

這裡編寫一個簡單介面僅作為示例；

@RestController
public class providerController{
    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;

    @RequestMapping(value = "/provider/nacos")
    public String providerNacos(){
        return "springcloud with nacos: "+serverPort+"\t"+ UUID.randomUUID().toString();
    }
}

4. 使用 Nacos 管理服務消費者

使用 Nacos 構建服務提供者大致與 Zookeeper 和 Consul 相同； Zookeeper 與 Consul 的構建方式詳情請見《3.3 Apache Zookeeper 註冊中心》與《3.4 HashiCorp Consul 註冊中心》；

4.1 引入 pom.xml 依賴文件

<!--SpringCloud ailibaba nacos -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

4.2 修改 application.yml 配置文件

server:
  port: 80

spring:
  application:
    name: nacos-consumer
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848

#消費者將要去訪問的微服務名稱(註冊成功進nacos的微服務提供者)
service-url:
  nacos-user-service: //nacos-provider

4.3 在主程式類上添加註解

同提供者；
@EnableDiscoveryClient：使用其他組件（Nacos、zookeeper、Consul）作為註冊中心；

4.4 編寫業務類

由於我們使用 Ribbon + RestTemplate 的負載均衡策略，因此需要在 IoC 容器中添加一個 RestTemplate JavaBean；
詳情請見《4.1 基於 Ribbon 的負載均衡詳解》；
該 Bean 可以在主啟動類中添加；也可以在主啟動類所在包或子包的 config 包中添加，如下：

@Configuration
public class ApplicationContextBean{
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

我們在 controller 層開放介面給客戶端，並在該介面里調用提供者的 API；

@RestController
public class ComsumerNacosController{
    public static final String INVOKE_URL = "// nacos-provider";

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @RequestMapping(value = "/consumer/nacos")
    public String paymentInfo(){
        String result = restTemplate.getForObject(INVOKE_URL+"/provider/nacos", String.class);
        System.out.println("消費者調用提供者獲取服務--->result:" + result);
        return result;
    }
}

5. Nacos 持久化配置

在 0.7 版本之前，在單機模式時 Nacos 使用嵌入式資料庫 Derby 實現數據的存儲，不方便觀察數據存儲的基本情況。0.7 版本增加了支援 MySQL 數據源能力；
Derby 資料庫是一種文件類型的資料庫，在使用時會存在一定的局限性。比如它無法支援多用戶同時操作，在數據量大、連接數多的情況下會產生大量連接的積壓。所以在生產環境中，可以用 MySQL 替換；
在 pom.xml 里可以找到 Derby 依賴；

5.1 切換成 MySQL

首先在 nacos-server-2.0.3\nacos\conf 目錄下找到 sql 腳本 nacos-mysql.sql；

#需要自己先創建資料庫，再執行 sql 腳本；
CREATE DATABASE nacos_config;
USE nacos_config;

在 MySQL 里執行該腳本新建資料庫；

5.2 修改配置文件

接著在 nacos-server-2.0.3\nacos\conf 目錄下找到 application.properties 配置文件，修改成 MySQL 相關；
源碼部署需要在 ..\nacos\console\src\main\resources\application.properties 文件里配置；

spring.datasource.platform=mysql
db.num=1
db.url.0=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/nacos_config?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true
db.user=root
db.password=123456

再以單機模式啟動 Nacos，Nacos 所有寫嵌入式資料庫的數據都寫到了 MySQL；

6. Nacos 的高可用部署

集群模式：用於生產環境，確保高可用；
集群部署官方文檔：//nacos.io/zh-cn/docs/cluster-mode-quick-start.html；
Nacos 的數據一致性演算法採用的是 Raft，同樣採用了該演算法的中間件有 Redis Sentinel 的 Leader 選舉、Etcd 等；

6.1 環境要求

64 bit OS Linux/UNIX/Mac，推薦 Linux 系統；
64bit JDK1.8 及以上；
Maven3.2.x 及以上；
3 個或 3 個以上 Nacos 節點才能構成集群；
MySQL 資料庫，版本 5.6.5+；

6.2 安裝包及環境準備

準備 3 台伺服器；
到官方 GitHub 下載 Linux 版：//github.com/alibaba/nacos/releases/tag/2.0.3；
解壓文件：

unzip nacos-server-2.0.3.zip

6.3 修改集群配置

在 Nacos 的解壓目錄 nacos/conf 下，有配置文件集群的 cluster.conf 文件，裡面配置 ip:port，需要配置3個或3個以上節點；

cd ${NACOS_HOME}/config
cp cluster.conf.example cluster.conf

使用 vi 編輯器打開 cluster.config，按 a/i/o 鍵可進入插入模式，輸入以下內容（3 台機器都需要修改）；

#ip:port
10.51.10.128:8848
10.51.10.129:8848
10.51.10.130:8848

然後按ESC鍵返回到命令模式，再按shif+:進入末行模式，輸入wq敲回車（保存並退出）；
由於 3 台機器需要彼此通訊，在部署時需要防火牆對外開放 8848 埠；

6.4 初始化 MySQL

參考：《5. Nacos 持久化配置》，將每個 Nacos 的數據源換成 MySQL；
同樣，3 台機器都需要配置 MySQL 資料庫；

6.5 啟動 Nacos 服務

分別進入 3 台機器的 bin 目錄，執行 sh startup.sh 或者 startup.cmd-m cluster 命令啟動服務；
服務啟動成功之後，在 ${NACOS_HOME}\logs\start.out 下可以獲得如下日誌，表示服務啟動成功：

2020-01-2814：26：25，654INFO Nacos Log files:/data/program/nacos/1ogs/
2020-01-2014：26：25，654 INFO Nacos Conf files:/data/program/nacos/conf/
2020-01-20 14：26：25，654 INFO Nacos Data files:/data/program/nacos/data/
2020-01-20 14：26：25，654 INFO Nacos started successfully in cluster mode.

通過 //$NACOS_CLUSTER_IP：8848/nacos 即可訪問 Nacos 控制台；

7. 包含 Nginx 的 Nacos 高可用示例

即要完成上圖的集群配置；
在《6. Nacos 的高可用部署》的基礎上，還需要配置 Nginx 伺服器；

7.1 [可選] 修改 startup.sh 啟動配置

這裡指在一台伺服器上啟動 3 個 Nacos 實例模擬集群時才需要配置；
比如 cluster.config 的配置如下（指一台伺服器上開放三個埠模擬集群）：

#ip:port
192.168.111.144:3333
192.168.111.144:4444
192.168.111.144:5555

目的：使 Nacos 能夠接受不同的啟動埠，即傳遞不同的埠號啟動不同的 Nacos 實例；
在 ${NACOS_HOME}\bin\startup.sh 文件里：

修改完後，我們可以指定不同的埠啟動不同的 Nacos 實例；

7.2 配置 Nginx 負載均衡器

如果需要通過 Nignx 對 Nacos 實例進行負載均衡，需要以下配置；
修改 Nginx 的配置文件 nginx/conf/nginx.conf；

按照指定啟動：

7.3 測試通過 Nginx 訪問 Nacos

需要修改服務提供者的 application.yml 文件指向 Nginx 伺服器：

server:
  port: 9002

spring:
  application:
    name: nacos-provider
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        #配置Nacos地址
        #server-addr: localhost:8848
        # 換成nginx的1111埠，做集群
        server-addr: 192.168.111.144:1111

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

訪問連接：//192.168.111.144:1111/nacos/#/login；
結果如下：

8. Dubbo 使用 Nacos 作為註冊中心

詳情請見：本系列另外一篇文章《12.1 使用 Apache Dubbo 實現遠程通訊》里的《6. Dubbo 使用 Nacos 作為註冊中心》；

最後

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