nacos统一配置中心源码解析

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nacos统一配置中心源码解析

作者：努力工作的小码农时间：2021-01-11 18:02

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>, ApplicationContextAware

public 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>();

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