死磕Nacos系列：Nacos在我的SpringCloud项目中做了什么？

Nacos服务注册

我们一个SpringCloud项目中集成了Nacos，当项目启动成功后，就可以在Nacos管理界面上看到我们项目的注册信息，还可以看到项目的健康状态等等信息：

image-20231124100734165

那Nacos是什么时候进行了哪些操作的呢？今天我们来一探究竟，Let’s go!

Nacos客户端

如何集成SpringCloud Alibaba Nacos？

在Maven项目中，先引入依赖：

<!-- nacos注册依赖 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    <version>2.2.3.RELEASE</version>
</dependency>

SpringBoot应用中的启动类：

@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class ServiceApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ServiceApplication.class, args);
    }
}

配置文件bootstrap.yaml：

server:
  port: 9001
spring:
  application:
    name: ServiceA
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # NacosServer地址
        server-addr: 127.0.0.1:8848
      # NacosServer鉴权模式下的用户名
      username: nacos
      # NacosServer鉴权模式下的密码
      password: nacos

第一步从哪里下手？

了解过SpringBoot的starter的同学都知道，引入一个starter，我们可以去看这个starter中的spring.factories文件，因为这里会告诉你SpringBoot在启动中，会自动加载这个starter的哪些配置类。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.NacosDiscoveryAutoConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.RibbonNacosAutoConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.endpoint.NacosDiscoveryEndpointAutoConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.registry.NacosServiceRegistryAutoConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.NacosDiscoveryClientConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.reactive.NacosReactiveDiscoveryClientConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.configclient.NacosConfigServerAutoConfiguration,\
  com.alibaba.cloud.nacos.NacosServiceAutoConfiguration
org.springframework.cloud.bootstrap.BootstrapConfiguration=\
  com.alibaba.cloud.nacos.discovery.configclient.NacosDiscoveryClientConfigServiceBootstrapConfiguration

在自动加载的类中，NacosServiceRegistryAutoConfiguration是处理服务实例自动注册的类。

走进服务自动注册

在NacosServiceRegistryAutoConfiguration中，创建了NacosServiceRegistry、NacosRegistration、NacosAutoServiceRegistration的bean。

其中NacosServiceRegistry继承自SpringCloudCommon下的ServiceRegistry，实现了服务注册、取消注册的能力；

image-20231125120507990

NacosRegistration继承自SpringCloudCommon的Registration，表明它描述的是一个注册信息，其中包含了服务的ip、端口、元信息、访问协议等信息；

image-20231125120601814

NacosAutoServiceRegistration就是利用上面的能力和数据，在合适的时候被调用进行自动注册。

那什么时候才是合适的时候呢？我们可以看到，NacosAutoServiceRegistration继承自AbstractAutoServiceRegistration、实现了ApplicationListener接口，那就说明需要被WebServerInitializedEvent事件驱动。WebServerInitializedEvent是ApplicationContext刷新完成，且Web服务初始化完成后发布的一个事件。

接收到事件通知后，就会进行注册：

protected void register() {
   this.serviceRegistry.register(getRegistration());
}

NacosServiceRegistry是怎样实现注册的？

在Nacos中，ServiceRegistry其实是使用的NamingService的能力完成注册的。

public void register(Registration registration) {

   ....
       
   NamingService namingService = namingService();
   String serviceId = registration.getServiceId();
   String group = nacosDiscoveryProperties.getGroup();

   Instance instance = getNacosInstanceFromRegistration(registration);

   try {
      namingService.registerInstance(serviceId, group, instance);
      .....
   }
   catch (Exception e) {
      ....
   }
}

NamingService提供了服务注册，下线、订阅消息，查询等功能，是很核心的一个能力提供者。

NamingService由NacosServiceManager负责管理，具体由NamingFactory通过进行创建，具体实现类是NacosNamingService。

NacosNamingService在实例化的时候创建了很多组件，如

  • EventDispatcher

  • 一个单线程的线程池+死循环

  • 承接Service信息改变的业务，并通知到各个订阅了此Service的监听器

  • NamingProxy

    • 两个核心线程的定时线程池

    • 每隔30秒拉取远端Server列表

    • 如果token过期，重新登录获取token

  • BeatReactor

    • 定时线程池
    • 核心线程数量可自定义，默认是核心数的一半，最少1个核心线程数
    • 默认每隔5秒向服务端发送心跳

  • HostReactor

    • 提供主动查询更新和被动接受服务信息推送的能力
    • PushReceiver
      • 一个单线程的定时线程池+死循环
      • 接受来自服务端通过udp推送的数据，并向服务端发送ack确认信息

在NacosNamingService的注册实例方法中：

public void registerInstance(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    String groupedServiceName = NamingUtils.getGroupedName(serviceName, groupName);
    if (instance.isEphemeral()) {
        BeatInfo beatInfo = beatReactor.buildBeatInfo(groupedServiceName, instance);
        beatReactor.addBeatInfo(groupedServiceName, beatInfo);
    }
    serverProxy.registerService(groupedServiceName, groupName, instance);
}

可以看到，如果是临时实例（可通过配置文件配置，默认是临时实例），那就会向线程池中丢一个心跳任务。

再通过NamingProxy进行注册：

public void registerService(String serviceName, String groupName, Instance instance) throws NacosException {
    
    NAMING_LOGGER.info("[REGISTER-SERVICE] {} registering service {} with instance: {}", namespaceId, serviceName,
            instance);
    
    final Map<String, String> params = new HashMap<String, String>(16);
    params.put(CommonParams.NAMESPACE_ID, namespaceId);
    params.put(CommonParams.SERVICE_NAME, serviceName);
    params.put(CommonParams.GROUP_NAME, groupName);
    params.put(CommonParams.CLUSTER_NAME, instance.getClusterName());
    params.put("ip", instance.getIp());
    params.put("port", String.valueOf(instance.getPort()));
    params.put("weight", String.valueOf(instance.getWeight()));
    params.put("enable", String.valueOf(instance.isEnabled()));
    params.put("healthy", String.valueOf(instance.isHealthy()));
    params.put("ephemeral", String.valueOf(instance.isEphemeral()));
    params.put("metadata", JacksonUtils.toJson(instance.getMetadata()));
    
    reqApi(UtilAndComs.nacosUrlInstance, params, HttpMethod.POST);
    
}

这里就是将服务实例信息通过标准的Restful接口和Server进行通信。

Nacos服务端

UtilAndComs.nacosUrlInstance对应的请求路径是：/nacos/v1/ns/instance。

在Nacos源码中， 这个请求的处理是在naming模块下的InstanceControllerV2#register中进行的。

@CanDistro
@PostMapping
@Secured(action = ActionTypes.WRITE)
public Result<String> register(InstanceForm instanceForm) throws NacosException {
    // 检查实例的参数
    instanceForm.validate();
    // 检查实例的权重
    checkWeight(instanceForm.getWeight());
    // 构造一个实例对象
    Instance instance = buildInstance(instanceForm);
    // 注册
    instanceServiceV2.registerInstance(instanceForm.getNamespaceId(), buildCompositeServiceName(instanceForm), instance);
    // 发送RegisterInstanceTraceEvent事件
    NotifyCenter.publishEvent(new RegisterInstanceTraceEvent(System.currentTimeMillis(), "",
            false, instanceForm.getNamespaceId(), instanceForm.getGroupName(), instanceForm.getServiceName(),
            instance.getIp(), instance.getPort()));
    return Result.success("ok");
}

上面代码就是检查参数，构造Instance服务实例对象，使用instanceServiceV2类进行注册，再发布RegisterInstanceTraceEvent事件。

接下来进入instanceServiceV2.registerInstance看看：

@Override
public void registerInstance(Service service, Instance instance, String clientId) throws NacosException {
    NamingUtils.checkInstanceIsLegal(instance);

    Service singleton = ServiceManager.getInstance().getSingleton(service);
    if (!singleton.isEphemeral()) {
        throw new NacosRuntimeException(NacosException.INVALID_PARAM,
                String.format("Current service %s is persistent service, can't register ephemeral instance.",
                        singleton.getGroupedServiceName()));
    }
    Client client = clientManager.getClient(clientId);
    if (!clientIsLegal(client, clientId)) {
        return;
    }
    InstancePublishInfo instanceInfo = getPublishInfo(instance);
    client.addServiceInstance(singleton, instanceInfo);
    client.setLastUpdatedTime();
    client.recalculateRevision();
    NotifyCenter.publishEvent(new ClientOperationEvent.ClientRegisterServiceEvent(singleton, clientId));
    NotifyCenter
            .publishEvent(new MetadataEvent.InstanceMetadataEvent(singleton, instanceInfo.getMetadataId(), false));
}

上述源码其实就三个步骤：

1、将Service的信息维护到ServiceManager中。

2、从ClientManager中获取Client信息。

3、向NotifyCenter发送事件通知。

Nacos Web

在Nacos的后台web系统中，服务列表是通过GET /nacos/v1/ns/catalog/services获取的，我们可以在Nacos的naming模块下找到相应的控制类的处理逻辑：

@Secured(action = ActionTypes.READ)
@GetMapping("/services")
public Object listDetail(@RequestParam(required = false) boolean withInstances,
        @RequestParam(defaultValue = Constants.DEFAULT_NAMESPACE_ID) String namespaceId,
        @RequestParam(required = false) int pageNo, @RequestParam(required = false) int pageSize,
        @RequestParam(name = "serviceNameParam", defaultValue = StringUtils.EMPTY) String serviceName,
        @RequestParam(name = "groupNameParam", defaultValue = StringUtils.EMPTY) String groupName,
        @RequestParam(name = "instance", defaultValue = StringUtils.EMPTY) String containedInstance,
        @RequestParam(required = false) boolean hasIpCount) throws NacosException {
    
    if (withInstances) {
        return judgeCatalogService().pageListServiceDetail(namespaceId, groupName, serviceName, pageNo, pageSize);
    }
    return judgeCatalogService()
            .pageListService(namespaceId, groupName, serviceName, pageNo, pageSize, containedInstance, hasIpCount);
}

跟踪源码，最终我们可以确认到最基础的数据是从ServiceManager的namespaceSingletonMaps中获取到的，namespaceSingletonMaps是一个Map，存储了namespace和Service的对应关系。

最后，放上一张整个过程的示意图：

image-20231125120205410

总结

今天的文章里面讲解了一个SpringBoot应用是怎样注册到NacosServer中的，以及Nacos管理界面的数据来源。

文中涉及到了SpringCloudCommon的知识，这里可以简单提一下，SpringCloudCommon是SpringCloud的一系列标准，其抽象了服务注册与发现、负载均衡器、熔断等模型，SpringCloudAlibaba只是按照这个标准具体的一个实现，如SpringCloudNetflix就是另一套实现。

在整个Nacos的体系中，还有很多技术是待深入的，比如NamingService中各个组件具体的实现方式，NotifyCenter的实现方式，服务信息的持久化、保证数据一致性的策略等等，有兴趣的小伙伴可以持续关注我的后续文章。

最后，放上一张Nacos架构图，带你敲响Nacos的大门。

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