20、Nacos2.x内核设计之寻址机制-程序员江小北

有道无术，术尚可求，有术无道，止于术。

资料整理来自Nacos架构与原理电子书

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文章目录

- 前提
设计
内部实现
- 单机寻址
- 文件寻址
- 地址服务器寻址
未来可扩展点
- 集群节点自动扩缩容

前提

Nacos 支持单机部署以及集群部署，针对单机模式，Nacos 只是自己和自己通信；对于集群模式，则集群内的每个 Nacos 成员都需要相互通信。因此这就带来⼀个问题，该以何种方式去管理集群内的 Nacos 成员节点信息，而这，就是 Nacos 内部的寻址机制。

设计

无论是单机模式，还是集群模式，其根本区别只是 Nacos 成员节点的个数是单个还是多个，并且，要能够感知到节点的变更情况：节点是增加了还是减少了；当前最新的成员列表信息是什么；以何种方式去管理成员列表信息；如何快速的支持新的、更优秀的成员列表管理模式等等。针对上述需求点，我们抽象出了⼀个 MemberLookup 接口，具体设计如下：

public interface MemberLookup {
   
     
    /*** start. ** @throws NacosException NacosException */
    void start() throws NacosException;

    /*** Inject the ServerMemberManager property. ** @param memberManager {@link ServerMemberManager} */
    void injectMemberManager(ServerMemberManager memberManager);

    /*** The addressing pattern finds cluster nodes. ** @param members {@link Collection} */
    void afterLookup(Collection<Member> members);

    /*** Addressing mode closed. ** @throws NacosException NacosException */
    void destroy() throws NacosException;
}

（ServerMemberManager 存储着本节点所知道的所有成员节点列表信息，提供了针对成员节点的增删改查操作，同时维护了⼀个 MemberLookup 列表，方便进行动态切换成员节点寻址方式。）可以看到，MemberLookup 接口非常简单，核心接口就两个—— injectMemberManager 以及 afterLookup ，前者用于将 ServerMemberManager 注入到 MemberLookup 中，方便利用 ServerMemberManager 的存储、查询能力，后者 afterLookup 则是⼀个事件接口，当 MemberL ookup 需要进行成员节点信息更新时，会将当前最新的成员节点列表信息通过该函数进行通知给 ServerMemberManager，具体的节点管理方式，则是隐藏到具体的 MemberLookup 实现中。

接着来介绍下当前 Nacos 内部实现的几种寻址机制。

内部实现

单机寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.StandaloneMemberLookup

单机模式的寻址模式很简单，其实就是找到自己的 IP:PORT 组合信息，然后格式化为⼀个节点信息，调用 afterLookup 然后将信息存储到 ServerMemberManager 中。

public class StandaloneMemberLookup extends AbstractMemberLookup {
   
     
    @Override
    public void start() {
   
     
        if (start.compareAndSet(false, true)) {
   
     
            String url = InetUtils.getSelfIp() + ":" + ApplicationUtils.getPort();
            afterLookup(MemberUtils.readServerConf(Collections.singletonList(url)));
        }
    }
}

文件寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.FileConfigMemberLookup

文件寻址模式是 Nacos 集群模式下的默认寻址实现。文件寻址模式很简单，其实就是每个 Nacos 节点需要维护⼀个叫做 cluster.conf 的文件。

192.168.16.101:8847 
192.168.16.102 
192.168.16.103

该文件默认只需要填写每个成员节点的 IP 信息即可，端口会自动选择 Nacos 的默认端口 8848，如过说有特殊需求更改了 Nacos 的端口信息，则需要在该文件将该节点的完整网路地址信息补充完整（IP:PORT）。

当Nacos 节点启动时，会读取该文件的内容，然后将文件内的 IP 解析为节点列表，调用 afterLo okup 存入 ServerMemberManager 。

  private void readClusterConfFromDisk() {
   
     
        Collection<Member> tmpMembers = new ArrayList<>();
        try {
   
     
            List<String> tmp = ApplicationUtils.readClusterConf();
            tmpMembers = MemberUtils.readServerConf(tmp);
        } catch (Throwable e) {
   
     
            Loggers.CLUSTER.error("nacos-XXXX [serverlist] failed to get serverlist from disk!, error : {}", e.getMessage());
        }
        afterLookup(tmpMembers);
    }

如果发现集群扩缩容，那么就需要修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件，然后 Nacos 内部的文件变动监听中心会自动发现文件修改，重新读取文件内容、加载 IP 列表信息、更新新增的节点。

    private FileWatcher watcher = new FileWatcher() {
   
     
        @Override
        public void onChange(FileChangeEvent event) {
   
     
            readClusterConfFromDisk();
        }

        @Override
        public boolean interest(String context) {
   
     
            return StringUtils.contains(context, "cluster.conf");
        }
    };

    public void start() throws NacosException {
   
     
        if (start.compareAndSet(false, true)) {
   
     
            readClusterConfFromDisk();
            // Use the inotify mechanism to monitor file changes and automatically 
            // trigger the reading of cluster.conf 
            try {
   
     
                WatchFileCenter.registerWatcher(ApplicationUtils.getConfFilePath(), watcher);
            } catch (Throwable e) {
   
     
                Loggers.CLUSTER.error("An exception occurred in the launch file monitor : {}", e.getMessage());
            }
        }
    }

但是，这种默认寻址模式有⼀个缺点——运维成本较大，可以想象下，当你新增⼀个 Nacos 节点时，需要去手动修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件，这是多么辛苦的⼀件工作，或者稍微高端⼀点，利用 ansible 等自动化部署的工具去推送 cluster.conf 文件去代替自己的手动操作，虽然说省去了较为繁琐的人工操作步骤，但是仍旧存在⼀个问题——每⼀个 Nacos 节点都存在⼀份 cluster.conf 文件，如果其中⼀个节点的 cluster.conf 文件修改失败，就造成了集群间成员节点列表数据的不⼀致性，因此，又引申出了新的寻址模式——地址服务器寻址模式。

地址服务器寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.AddressServerMemberLookup

地址服务器寻址模式是 Nacos 官方推荐的⼀种集群成员节点信息管理，该模式利用了⼀个简易的 web 服务器，用于管理 cluster.conf 文件的内容信息，这样，运维人员只需要管理这⼀份集群成员节点内容即可，而每个 Nacos 成员节点，只需要向这个 web 节点定时请求当前最新的集群成员节点列表信息即可。

因此，通过地址服务器这种模式，大大简化了 Nacos 集群节点管理的成本，同时，地址服务器是⼀个非常简单的 web 程序，其程序的稳定性能够得到很好的保障。

未来可扩展点

集群节点自动扩缩容

目前，Nacos 的集群节点管理，还都是属于人工操作，因此，未来期望能够基于寻址模式，实现集群节点自动管理的功能，能够实现新的节点上线时，只需要知道原有集群中的⼀个节点信息，就可以在⼀定时间内，顺利加入原有 Nacos 集群中；同时，也能够自行发现不存活的节点，自动将其从集群可用节点列表中剔出。这⼀块的逻辑实现，其实就类似 Consul 的 Gossip 协议。