《跟二师兄学Nacos吧》第1篇 Nacos客户端服务注册源码分析

Posted 2021-10-26 程序新视界

开篇构想

在此之前，已经写了十多篇Nacos的文章，感觉Nacos还值得更深入的学习一下。于是萌生了写一个Nacos源码系列专栏的文章。

写作的目标呢，有两个：第一，能够系统的学习Nacos知识；第二，能够基于Nacos学到涉及到的知识点或面；

展现形式呢，也有两个：第一，单篇足够简单且又有价值；第二，发现代码中的新颖之处；

源码版本信息

目前在生产实践中建议大家采用1.4.2版本，但作为技术研究，本系列文章会基于2.0.2版本来仅仅讲解。这是两个跨度比较大的版本，建议大家配合源码进行学习。

关于源码拉取，环境搭建部分就不再赘述。下面就开始本篇文章，讲解Nacos服务注册的客户端部分。

服务注册信息

讲到服务注册，我们先要了解一下Nacos都会将什么信息传递给服务器。直接从Nacos Client项目的NamingTest看起：

Properties properties = new Properties();
properties.put(PropertyKeyConst.SERVER_ADDR, "127.0.0.1:8848");
properties.put(PropertyKeyConst.USERNAME, "nacos");
properties.put(PropertyKeyConst.PASSWORD, "nacos");

Instance instance = new Instance();
instance.setIp("1.1.1.1");
instance.setPort(800);
instance.setWeight(2);
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("netType", "external");
map.put("version", "2.0");
instance.setMetadata(map);

NamingService namingService = NacosFactory.createNamingService(properties);
namingService.registerInstance("nacos.test.1", instance);

这是服务注册的核心所有代码。仅从此处的代码分析，可以看出，Nacos注册服务实例时，包含了两大类信息：Nacos Server连接信息和实例信息。

Nacos Server连接信息

Nacos Server连接信息，存储在Properties当中，包含以下信息：

• Server地址：Nacos服务器地址，属性的key为serverAddr；
• 用户名：连接Nacos服务的用户名，属性key为username，默认值为nacos；
• 密码：连接Nacos服务的密码，属性key为password，默认值为nacos；

实例信息

注册实例信息用Instance对象承载，注册的实例信息又分两部分：实例基础信息和元数据。

实例基础信息包括：

• instanceId：实例的唯一ID；
• ip：实例IP，提供给消费者进行通信的地址；
• port： 端口，提供给消费者访问的端口；
• weight：权重，当前实例的权限，浮点类型（默认1.0D）；
• healthy：健康状况，默认true；
• enabled：实例是否准备好接收请求，默认true；
• ephemeral：实例是否为瞬时的，默认为true；
• clusterName：实例所属的集群名称；
• serviceName：实例的服务信息；

Instance类包含了实例的基础信息之外，还包含了用于存储元数据的metadata（描述数据的数据），类型为HashMap。

从Demo中放了两个数据：

• netType：顾名思义，网络类型，这里的值为external，也就是外网的意思；
• version：版本，Nacos的版本，这里是2.0这个大版本。

除了Demo中这些“自定义”的信息，在Instance类中还定义了一些默认信息，这些信息通过get方法提供：

public long getInstanceHeartBeatInterval() {
    return getMetaDataByKeyWithDefault(PreservedMetadataKeys.HEART_BEAT_INTERVAL,
            Constants.DEFAULT_HEART_BEAT_INTERVAL);
}

public long getInstanceHeartBeatTimeOut() {
    return getMetaDataByKeyWithDefault(PreservedMetadataKeys.HEART_BEAT_TIMEOUT,
            Constants.DEFAULT_HEART_BEAT_TIMEOUT);
}

public long getIpDeleteTimeout() {
    return getMetaDataByKeyWithDefault(PreservedMetadataKeys.IP_DELETE_TIMEOUT,
            Constants.DEFAULT_IP_DELETE_TIMEOUT);
}

public String getInstanceIdGenerator() {
    return getMetaDataByKeyWithDefault(PreservedMetadataKeys.INSTANCE_ID_GENERATOR,
            Constants.DEFAULT_INSTANCE_ID_GENERATOR);
}

上面的get方法在需要元数据默认值时会被用到：

• preserved.heart.beat.interval：心跳间隙的key，默认为5s，也就是默认5秒进行一次心跳；
• preserved.heart.beat.timeout：心跳超时的key，默认为15s，也就是默认15秒收不到心跳，实例将会标记为不健康；
• preserved.ip.delete.timeout：实例IP被删除的key，默认为30s，也就是30秒收不到心跳，实例将会被移除；
• preserved.instance.id.generator：实例ID生成器key，默认为simple；

这些都是Nacos默认提供的值，也就是当前实例注册时会告诉Nacos Server说：我的心跳间隙、心跳超时等对应的值是多少，你按照这个值来判断我这个实例是否健康。当然，如果你想让心跳“加速”，出现故障快速被移除，那可以跳短心跳间隙和超时时间。但这也意味着给Nacos服务带来一定的压力。

有了这些信息，我们基本是已经知道注册实例时需要传递什么参数，需要配置什么参数了。

NamingService接口

NamingService接口是Nacos命名服务对外提供的一个统一接口，看对应的源码就可以发现，它提供了大量实例相关的接口方法，比如：

• 服务实例注册；
• 服务实例注销；
• 获取服务实例列表；
• 获取服务单个实例；
• 订阅服务事件；
• 取消订阅服务事件；
• 获取所有（或指定）服务名称；
• 获取所有订阅的服务；
• 获取Nacos服务的状态；
• 主动关闭服务；

其中部分功能提供了大量的重载方法，应用于不同场景和不同类型实例或服务的筛选。这个就不逐一说明，按照需要或注释进行使用即可。

NamingService的实例化是通过NamingFactory类和上面提到的Nacos服务信息：

public static NamingService createNamingService(Properties properties) throws NacosException {
    try {
        Class<?> driverImplClass = Class.forName("com.alibaba.nacos.client.naming.NacosNamingService");
        Constructor constructor = driverImplClass.getConstructor(Properties.class);
        return (NamingService) constructor.newInstance(properties);
    } catch (Throwable e) {
        throw new NacosException(NacosException.CLIENT_INVALID_PARAM, e);
    }
}

很明显，这里采用了反射的机制来实例化NamingService，接口的具体实现类为NacosNamingService类。

NacosNamingService的实现

在示例代码中使用了NamingService#registerInstance方法来进行服务实例的注册，该方法接收两个参数，服务名称和实例对象。

@Override
public void registerInstance(String serviceName, Instance instance) throws NacosException {
    registerInstance(serviceName, Constants.DEFAULT_GROUP, instance);
}

这个方法的最大作用是设置了当前实例的分组信息。我们知道，在Nacos中，通过Namespace、group、Service、Cluster等一层层的将实例进行环境的隔离。在这里设置了默认的分组为“DEFAULT_GROUP”。

紧接着调用的registerInstance方法如下：

@Override
public void registerInstance(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    NamingUtils.checkInstanceIsLegal(instance);
    clientProxy.registerService(serviceName, groupName, instance);
}

这个方法实现了两个功能：第一，检查心跳时间设置的对不对，配置的超时时间总不能比心跳间隔还短吧。第二，通过NamingClientProxy这个代理来执行服务注册操作。

反观NacosNamingService构造方法，会发现NamingClientProxy这个代理接口的具体实现是有NamingClientProxyDelegate来完成的。

NamingClientProxyDelegate中实现

NamingClientProxy调用registerService实际上调用的就是NamingClientProxyDelegate的对应方法：

@Override
public void registerService(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    getExecuteClientProxy(instance).registerService(serviceName, groupName, instance);
}

真正调用注册服务的并不是代理实现类，而是根据当前实例是否为瞬时对象，来选择对应的客户端代理来进行请求的：

private NamingClientProxy getExecuteClientProxy(Instance instance) {
    return instance.isEphemeral() ? grpcClientProxy : httpClientProxy;
}

如果当前实例为瞬时对象，则采用gRPC协议（NamingGrpcClientProxy）进行请求，否则采用http协议（NamingHttpClientProxy）进行请求。默认为瞬时对象，也就是说，2.0版本中默认采用了gRPC协议进行与Nacos服务进行交互。

NamingGrpcClientProxy中实现

关于gRPC协议这部分我们会单独进行讲解，这里暂时不做拓展。主要看其registerService方法实现：

@Override
public void registerService(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    NAMING_LOGGER.info("[REGISTER-SERVICE] {} registering service {} with instance {}", namespaceId, serviceName,
            instance);
    namingGrpcConnectionEventListener.cacheInstanceForRedo(serviceName, groupName, instance);
    InstanceRequest request = new InstanceRequest(namespaceId, serviceName, groupName,
            NamingRemoteConstants.REGISTER_INSTANCE, instance);
    requestToServer(request, Response.class);
}

在NamingGrpcClientProxy中做了两件事，一件事是通过事件监听器缓存了当前注册的实例信息用于恢复。缓存的数据结构为ConcurrentMap<String, Instance>，key为“serviceName@@groupName”，value就是前面封装的实例信息。

另外一件事就是封装了参数，基于gRPC协议进行服务的调用和结果的处理。

流程图

下面来看一张流程图，来汇总一下上面讲到的整个业务逻辑：

小结

关于Nacos源码分析的开篇就写这么多，主要分析了服务注册需要哪些维度的信息、客户端提供的核心服务处理类（NamingService）以及注册通信协议的选择。其中的一些内容还可以细化，比如gRPC协议的实现等，我们后续文章继续进行呈现。

如果文章内容有问题或想技术讨论请联系我（微信：zhuan2quan，备注Nacos），如果觉得写的还不错，值得一起学习，那就关注一下吧。

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