1、nacos功能简介

Nacos 致力于帮助您发现、配置和管理微服务。Nacos 提供了一组简单易用的特性集，帮助您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 帮助您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。

以上这段介绍引用自nacos官方文档，说的比较官方，术语比较专业，通俗一点说，其实nacos有两大最为核心的功能：注册中心与配置中心，下面就先从nacos主要功能点出发对nacos进行展开介绍。本篇文章主要是介绍nacos的一些核心功能，然后接下来我将分成多篇文章来对这些功能和原理进行详细介绍。
关于nacos环境搭建、安装和配置我就不再详述，官方文档提供了很详细的说明，可以参考nacos官网

我使用的版本是1.4.1，不同版本之间会有细节上的差别，但是主体流程是差不多的。

1、nacos总体架构

2、nacos主要功能
2.1 注册中心（AP和CP）
nacos最为核心功能：服务治理，随着微服务概念的流行，越来越多的系统被拆分成了多个服务，每个服务进行分布式部署，以往我们使用nginx对服务进行负载，客户端只需要调用nginx暴露出的地址即可，但是随着系统对可用性要求的提高，这种方式的弊端也随之暴露出来：假设某个服务集群部署了3台机器，由nginx将客户端请求进行负载转发到这3台机器中的某一台，如果某台机器上的服务挂掉了，nginx是无法感知到的，下一次请求还是有可能会转发到这台机器上，这时请求就会失败，这对于可用性要求较高的系统是无法接受的。而注册中心的出现就很好地解决了这个问题。
通俗来说，注册中心就是用于服务提供者注册服务、服务调用者从中拉取服务列表然后采用负载均衡策略（如Ribbon）从列表中选出一个服务，从而完成请求调用。市面上可以用来作为注册中心的开源框架也比较多，如：Eureka、Zookeeper、Consul、nacos，本文主要介绍nacos，nacos的功能非常强大，也比较容易使用，支持AP和CP模型（相对于Eureka只支持AP模型、Zookeeper只支持CP模型、Consul只支持CP来说是一个优势），而且nacos性能也非常出色，未来注册中心大概率将是nacos的天下，因为Eureka从2.X版本开始已经闭源了，并且Eureka服务注册时延比nacos大得多，而Zookeeper是CP架构，虽然极大可能保证了数据的强一致性，但是很大程度上牺牲了可用性，对于注册中心来说，绝大部分场景下对可用性的需求要大于一致性（即使集群节点间数据暂时不一致，其实并不影响本次请求的调用，因为还有负载策略重试其它机器，而且最终集群节点间数据最终也会一致，对于nacos来说不一致的时间最多也就短暂的几秒，完全可以接受），Consul没用过，这里不做评论，所以未来nacos大概率会替代其它注册中心框架成为主流。

（1）服务注册与发现
服务注册与发现显然是注册中心的核心了，这里首先明确几个概念：
nacos-server： 用于接收nacos-client端的服务注册请求并保存到注册表；
nacos-client： 用于将服务注册到nacos-server，如用户下单操作，用户服务调用订单服务，此时订单服务就是服务提供者，服务提供者需要注册到注册中心，那么它就是nacos-client；
服务调用者： 用户服务就是服务调用者。

（1.1）服务注册工作流程
nacos-client（如订单服务）启动时，就会去注册中心进行服务注册，其实就是通过HTTP请求调用nacos-server，当nacos-server端接收到客户端的注册请求时，会将客户端的实例数据（包括ip、端口、微服务名等）保存到server端的注册表中（内存），如果订单服务是集群部署，那么同一个微服务名就会有多个实例数据形成一个实例列表。

（1.2）服务发现工作流程
当用户服务调用订单服务时，首先会去nacos-server端获取注册表中的实例列表并存放在用户服务的本地内存中，再根据负载策略从实例列表中选出一个实例进行调用。

（2）客户端心跳机制
nacos-client进行服务注册时（具体时机是调用nacos-server注册接口之前），会开启心跳任务，默认每5秒（可通过元数据参数preserved.heart.beat.interval进行设置）向nacos-server发送心跳，告诉服务端我还活着，不要将我剔除。

（3）服务端健康检查
nacos-server接收到client端的服务注册请求后，将注册的实例数据写到注册表之前，会首先开启一个健康检查的定时任务（首次启动会延迟5秒执行，之后每5秒执行一次），其实主要就是处理nacos-client的心跳信息的，如果客户端实例超过15秒还没有发送心跳过来，则将实例健康状态改成false；如果客户端实例超过30秒还没有发送心跳过来，则剔除该实例。

（4）集群数据一致性管理
如果nacos-server是集群部署，那么还需要考虑集群节点之间的数据一致性的问题，如何保证集群数据一致？集群挂了部分节点如何应对？节点恢复了如何保证数据跟其它节点一致？等等。nacos也有一系列的处理策略：
（4.1）客户端实例注册信息同步到nacos-server集群其它节点
nacos-server完成服务注册后，会开启一个定时任务，定时将自己注册表数据广播给集群其它节点，完成同步，相关代码：DistroProtocol.sync(…)。

（4.2）集群节点状态同步任务
集群节点之间相互同步节点状态，如果有节点宕机了，集群其它节点会感知到并更新集群节点的状态，这个会影响权威节点的计算，相关代码：ServerStatusReporter。

（4.3）注册服务实例信息在机器节点间的同步任务
nacos-server服务启动时，会开启该任务，这里需要说一个概念：权威节点，对于集群部署，服务注册时只会注册到其中一个集群节点，然后该节点数据会同步到其它节点，同步数据时，会根据注册实例的服务名进行hash计算并对集群节点数量取模，计算方式如：istroHash(serviceName) % servers.size()，根据得到的下标获取对应的集群节点，实际上是由该节点进行数据广播给其它节点，该节点就叫做权威节点，因此每个实例只会由固定一个权威节点负责同步给其它集群节点。每个实例数据不用所有server节点都去同步一遍，没有那个必要，这样做的好处是节省资源，提高了性能，同时也避免了多个节点数据如果某时刻不一致的话，都去同步这个实例可能会造成最新的数据被老的覆盖，相关代码：ServiceReporter类。

（4.4）集群数据拉取
nacos-server服务启动时，会开启该任务，该任务是一个线程，递归执行，会以轮询的方式去其它集群节点的本地快照中（就是注册表的一个缓存，数据同注册表）拉取实例数据（拉到了就返回，所以实际上只会到其中个集群节点去拉取，没有必须去所有节点都拉取一遍，这样也是为了节约资源、提升性能），更新到自己的注册表和本地快照中。这个线程主要保障了一个场景：如果某个server节点挂了，那么它的数据跟其它节点肯定不一致了，下次重新启动的时候该线程就会从其它节点拉取保证数据的同步，相关代码：DistroProtocol.startLoadTask()。

（4.5）集群数据对账
nacos-server服务启动时，会开启该定时任务，5秒一次，数据对账是4.4的补偿措施，作为兜底，定时将本节点数据广播给其它节点，处理流程跟4.4类似，相关代码：DistroProtocol.startVerifyTask()。

（5）客户端与服务端交互
（5.1）客户端定时拉取服务端注册实例数据
客户端会有一个定时任务，定时去拉取服务端的实例列表数据并更新到客户端本地内存中，相关实现代码：HostReactor类；

（5.2）服务端推送
服务端注册数据发生了变更，会通过udp推送到客户端，如果客户端需要实时监听到服务端注册数据的变化，就需要客户端开通udp端口，相关实现代码：PushService类；

2.2 配置中心
配置中心相对更好理解一些，即可以将项目中的配置放到nacos配置中心中，这样配置与项目即可实现解耦。

2.3 OpenAPI
nacos也对外也提供了关于服务注册与发现、配置管理、命名空间相关操作的OpenAPI，参考官网：https://nacos.io/zh-cn/docs/open-api.html，主要用于支持异构项目，虽然目前nacos客户端主要是以Java语言开发的项目为主，而且官方当前也仅提供了Java版本的客户端（不过nacos开源社区已经有了多种语言的SDK），但是nacos立意深远，目标远不止于此，将来官方很可能还会提供其它语言版本的客户端，但是目前异构版本需要用户自己与nacos进行整合，因此nacos对外提供了这些OpenAPI供用户使用。

本文对nacos的核心功能做了一些大致的介绍，后面会以这些功能点为维度配以源码+画图的方式分别讲解它们的实现原理，详情请见下文。

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