聊聊Nacos的架构思想-35岁程序员那些事

Spring Cloud Alibaba致力于提供微服务开发的一站式解决方案，它是Spring Cloud组件被植入Alibaba元素之后的产物。利用Spring Cloud Alibaba，可以快速搭建微服务架构并完成技术升级。中小企业如果需要快速落地业务中台和技术中台，并向数字化业务转型，那Spring Cloud Alibaba绝对是一个“神器”。

什么是Nacos

我们是35岁程序员，肯定是要先看代码的，我们先打开Github看看Nacos项目的活跃程度，哇塞Star 20.6k，Fork 8.6k，绝对的明星项目。

我们在打开Nacos的官方网站，看看Nacos是如何定位自己的。人家将自己定位为一个更易于构建云原生的动态服务发现、配置管理和服务管理平台，注意它是一个平台。

也就是说，Nacos相对比与Consul、Eureka、ZooKeeper等主流的注册中心和配置中心等，它强调自己是一个平台，而不是一个基础服务治理的中间件。这个就一下子把自身提升了一个很高的等级，所以说从一开始它的目标和定位就不是一个纯碎的只用于服务注册与发现的注册中心，也不是一个纯碎的分布式配置管理的配置中心。

总结一句话，Nacos 致力于帮助开发者发现、配置和管理微服务。Nacos 提供了一组简单易用的特性集，帮助开发者快速实现动态服务发现、服务配置、服务元数据及流量管理。Nacos 帮助开发者更敏捷和容易地构建、交付和管理微服务平台。Nacos 是构建以“服务”为中心的现代应用架构 (例如微服务范式、云原生范式) 的服务基础设施。

服务（Service）是 Nacos 世界的一等公民。Nacos 支持几乎所有主流类型的“服务”的发现、配置和管理：Kubernetes Service，gRPC & Dubbo RPC Service，Spring Cloud RESTful Service等。

Nacos 的关键特性包括: 服务发现和服务健康监测、动态配置服务、动态 DNS 服务以及服务及其元数据管理等。

首先，我们看看服务发现和服务健康监测。

Nacos 支持基于 DNS 和基于 RPC 的服务发现。服务提供者使用 原生SDK、OpenAPI、或一个独立的Agent TODO注册 Service 后，服务消费者可以使用DNS TODO 或HTTP&API查找和发现服务。

Nacos 提供对服务的实时的健康检查，阻止向不健康的主机或服务实例发送请求。Nacos 支持传输层 (PING 或 TCP)和应用层 (如 HTTP、MySQL、用户自定义）的健康检查。对于复杂的云环境和网络拓扑环境中（如 VPC、边缘网络等）服务的健康检查，Nacos 提供了 agent 上报模式和服务端主动检测2种健康检查模式。Nacos 还提供了统一的健康检查仪表盘，帮助开发者根据健康状态管理服务的可用性及流量。

其次，我们看看动态配置服务。

动态配置服务可以让开发者以中心化、外部化和动态化的方式管理所有环境的应用配置和服务配置。

动态配置消除了配置变更时重新部署应用和服务的需要，让配置管理变得更加高效和敏捷。

配置中心化管理让实现无状态服务变得更简单，让服务按需弹性扩展变得更容易。

Nacos 提供了一个简洁易用的UI (控制台样例 Demo) 帮助开发者管理所有的服务和应用的配置。Nacos 还提供包括配置版本跟踪、金丝雀发布、一键回滚配置以及客户端配置更新状态跟踪在内的一系列开箱即用的配置管理特性，帮助开发者更安全地在生产环境中管理配置变更和降低配置变更带来的风险。

然后，我们看看动态 DNS 服务。

动态 DNS 服务支持权重路由，让您更容易地实现中间层负载均衡、更灵活的路由策略、流量控制以及数据中心内网的简单DNS解析服务。动态DNS服务还能让开发者更容易地实现以 DNS 协议为基础的服务发现，以帮助开发者消除耦合到厂商私有服务发现 API 上的风险。

Nacos 提供了一些简单的 DNS APIs TODO 帮助开发者管理服务的关联域名和可用的 IP:PORT 列表。

最后，我们看看服务及其元数据管理。

Nacos 能让开发者从微服务平台建设的视角管理数据中心的所有服务及元数据，包括管理服务的描述、生命周期、服务的静态依赖分析、服务的健康状态、服务的流量管理、路由及安全策略、服务的 SLA 以及最首要的 metrics 统计数据。

为什么需要Nacos

Nacos是一个平台，那么我们一般会认为具备什么样的能力才能算上一个平台呢？笔者认为“标准”是平台的一个很重要的考量指标。

Nacos中核心功能描述如下。

服务管理：实现服务CRUD，域名CRUD，服务健康状态检查，服务权重管理等功能；

配置管理：实现配置管CRUD，版本管理，灰度管理，监听管理，推送轨迹，聚合数据等功能；

元数据管理：提供元数据CURD 和打标能力；

插件机制：实现三个模块可分可合能力，实现扩展点SPI机制；

事件机制：实现异步化事件通知，sdk数据变化异步通知等逻辑；

日志模块：管理日志分类，日志级别，日志可移植性（尤其避免冲突），日志格式，异常码+帮助文档；

回调机制：sdk通知数据，通过统一的模式回调用户处理。接口和数据结构需要具备可扩展性；

寻址模式：解决ip，域名，nameserver、广播等多种寻址模式，需要可扩展；

推送通道：解决server与存储、server间、server与sdk间推送性能问题；

容量管理：管理每个租户，分组下的容量，防止存储被写爆，影响服务可用性；

流量管理：按照租户，分组等多个维度对请求频率，长链接个数，报文大小，请求流控进行控制；

缓存机制：容灾目录，本地缓存，server缓存机制。容灾目录使用需要工具；

启动模式：按照单机模式，配置模式，服务模式，dns模式，或者all模式，启动不同的程序+UI；

一致性协议：解决不同数据，不同一致性要求情况下，不同一致性机制；

存储模块：解决数据持久化、非持久化存储，解决数据分片问题；

Name Server：解决namespace到clusterid的路由问题，解决用户环境与nacos物理环境映射问题；

CMDB：解决元数据存储，与三方cmdb系统对接问题，解决应用，人，资源关系；

Metrics：暴露标准metrics数据，方便与三方监控系统打通；

Trace：暴露标准trace，方便与SLA系统打通，日志白平化，推送轨迹等能力，并且可以和计量计费系统打通；

接入管理：相当于阿里云开通服务，分配身份、容量、权限过程；

用户管理：解决用户管理，登录，sso等问题；

权限管理：解决身份识别，访问控制，角色管理等问题；

审计系统：扩展接口方便与不同公司审计系统打通；

通知系统：核心数据变更，或者操作，方便通过SMS系统打通，通知到对应人数据变更；

Open API：暴露标准Rest风格HTTP接口，简单易用，方便多语言集成；

Console：易用控制台，做服务管理、配置管理等操作；

SDK：多语言sdk；

Agent：dns-f类似模式，或者与mesh等方案集成；

CLI：命令行对产品进行轻量化管理，像git一样好用。

Nacos的功能非常强大，远比我们想象中的要强大很多，这个就是我们为什么要用Nacos的原因，因为它确实是要做一个平台，我们看看一览Nacos官方的功能图。

Nacos的核心架构思想

我们还是来看看官方提供的架构图，之所以没有自己画一张图，就是要和大家分享第一手资料。

从图中可以看出Nacos的架构思想中，主要会包括如下领域思想。

服务 (Service)

服务是指一个或一组软件功能（例如特定信息的检索或一组操作的执行），其目的是不同的客户端可以为不同的目的重用（例如通过跨进程的网络调用）。Nacos 支持主流的服务生态，如 Kubernetes Service、gRPC|Dubbo RPC Service 或者 Spring Cloud RESTful Service。

服务注册中心 (Service Registry)

服务注册中心，它是服务，其实例及元数据的数据库。服务实例在启动时注册到服务注册表，并在关闭时注销。服务和路由器的客户端查询服务注册表以查找服务的可用实例。服务注册中心可能会调用服务实例的健康检查 API 来验证它是否能够处理请求。

服务元数据 (Service Metadata)

服务元数据是指包括服务端点(endpoints)、服务标签、服务版本号、服务实例权重、路由规则、安全策略等描述服务的数据。

服务提供方 (Service Provider)

服务提供方是指提供可复用和可调用服务的应用方。

服务消费方 (Service Consumer)

服务消费方是指会发起对某个服务调用的应用方。

配置 (Configuration)

在系统开发过程中通常会将一些需要变更的参数、变量等从代码中分离出来独立管理，以独立的配置文件的形式存在。目的是让静态的系统工件或者交付物（如 WAR，JAR 包等）更好地和实际的物理运行环境进行适配。配置管理一般包含在系统部署的过程中，由系统管理员或者运维人员完成这个步骤。配置变更是调整系统运行时的行为的有效手段之一。

配置管理 (Configuration Management)

在数据中心中，系统中所有配置的编辑、存储、分发、变更管理、历史版本管理、变更审计等所有与配置相关的活动统称为配置管理。

名字服务 (Naming Service)

提供分布式系统中所有对象(Object)、实体(Entity)的“名字”到关联的元数据之间的映射管理服务，例如 ServiceName -> Endpoints Info, Distributed Lock Name -> Lock Owner/Status Info, DNS Domain Name -> IP List, 服务发现和 DNS 就是名字服务的2大场景。

配置服务 (Configuration Service)

在服务或者应用运行过程中，提供动态配置或者元数据以及配置管理的服务提供者。

如何快速上手并使用

又要谈快速上手的事情了，其实还是那句老话，要熟悉就得自己亲自动手。别人说的和讲的，只是能带你入门或者是知道有这么回事，要掌握要领还是得自己实战。

可以关注笔者的实战类书籍“Spring Cloud ALibaba微服务架构实战派”，里面会有很多架构、原理及实战的案例，以一种非常简单的讲解的方式来展开Spring Cloud Alibaba的微服务架构实战。

总结

本文带着大家聊了一下Nacos的相关架构思想，主要是以理论和布道为准，后续会出相关的实战以及关键技术的干货分析，欢迎关注“Nacos系列”文章。

本文参考

参考文章：https://nacos.io/zh-cn/

下一期：聊聊Sentinel的架构思想