Alibaba微服务组件Nacos配置中心实战

Nacos 配置中心

配置中心作用

配置中心就是一种统一管理各种应用配置的基础服务组件。使得配置信息集中管理,易于维护,并且可以动态更新配置,使得分布式系统更加稳定可靠。
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什么是Nacos配置中心

Nacos 提供用于存储配置和其他元数据的 key/value 存储,为分布式系统中的外部化配置提供服务器端和客户端支持。使用 Spring Cloud Alibaba Nacos Config,您可以在 Nacos Server 集中管理你 Spring Cloud 应用的外部属性配置。
配置中心的架构:
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Nacos 配置中心实战

微服务整合Nacos配置中心快速开始

1)准备Nacos Server环境

参考Nacos注册中心笔记搭建Nacos Server环境。

2)微服务端整合Nacos配置中心

以user-service为例。

引入依赖:

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
</dependency>

常见错误:

No spring.config.import set

Spring Cloud 2020之后,默认没有使用 bootstarp 的依赖,重新引入 spring-cloud-starter-bootstarp 的依赖即可解决。

创建 bootstrap.yml 文件,配置 nacos 配置中心的地址:

spring:
  application:
    name: user-service # 微服务名称

  cloud:
    nacos:
      config: # 配置nacos配置中心地址
        server-addr: nacos.firechou.com:8848
        username: nacos
        password: nacos

3)将 application.yml 中的配置移到配置中心,在配置中心中创建微服务的配置

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DateID:
Nacos 中的某个配置集的 ID。配置集 ID 是组织划分配置的维度之一。Data ID 通常用于组织划分系统的配置集。一个系统或者应用可以包含多个配置集,每个配置集都可以被一个有意义的名称标识。
Group:
Nacos 中的一组配置集,是组织配置的维度之一。通过一个有意义的字符串(如 Buy 或 Trade )对配置集进行分组,从而区分 Data ID 相同的配置集。当您在 Nacos 上创建一个配置时,如果未填写配置分组的名称,则配置分组的名称默认采用 DEFAULT_GROUP 。配置分组的常见场景:不同的应用或组件使用了相同的配置类型,如 database_url 配置和 MQ_topic 配置。

4)注释掉 application.yml 中的配置,并在 bootstrap.yml 中指定需要加载的配置文件的路径

在 Nacos Spring Cloud 中,dataId 的完整格式如下:
${prefix}-${spring.profiles.active}.${file-extension}

prefix:默认为 spring.application.name 的值,也可以通过配置项 spring.cloud.nacos.config.prefix 来配置。
spring.profiles.active:即为当前环境对应的 profile,详情可以参考 Spring Boot文档。 注意:当 spring.profiles.active 为空时,对应的连接符 - 也将不存在,dataId 的拼接格式变成 ${prefix}.${file-extension}
file-exetension:为配置内容的数据格式,可以通过配置项 spring.cloud.nacos.config.file-extension 来配置。

5)启动 user-service 服务,测试调用[http://localhost:8080/user/findOrderByUserId/1](http://localhost:8060/user/findOrderByUserId/1),可以正常访问

Nacos配置中心常用配置

Nacos 数据模型 Key 由三元组唯一确定,Namespace 默认是空串,公共命名空间(public),分组默认是 DEFAULT_GROUP。
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支持profile粒度的配置

spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config 在加载配置的时候,不仅仅加载了以 dataid 为 ${spring.application.name}.${file-extension:properties} 为前缀的基础配置,还加载了 dataid 为 ${spring.application.name}-${profile}.${file-extension:properties} 的基础配置。在日常开发中如果遇到多套环境下的不同配置,可以通过 Spring 提供的 ${spring.profiles.active} 这个配置项来配置。

spring.profiles.active=dev

支持自定义 namespace 的配置

用于进行租户粒度的配置隔离。不同的命名空间下,可以存在相同的 Group 或 Data ID 的配置。Namespace 的常用场景之一是不同环境的配置的区分隔离,例如开发测试环境和生产环境的资源(如配置、服务)隔离等。
在没有明确指定 ${spring.cloud.nacos.config.namespace} 配置的情况下, 默认使用的是 Nacos 上 Public 这个 namespace。如果需要使用自定义的命名空间,可以通过以下配置来实现:

spring.cloud.nacos.config.namespace=71bb9785-231f-4eca-b4dc-6be446e12ff8

支持自定义 Group 的配置

Group 是组织配置的维度之一。通过一个有意义的字符串(如 Buy 或 Trade )对配置集进行分组,从而区分 Data ID 相同的配置集。当您在 Nacos 上创建一个配置时,如果未填写配置分组的名称,则配置分组的名称默认采用 DEFAULT_GROUP 。配置分组的常见场景:不同的应用或组件使用了相同的配置类型,如 database_url 配置和 MQ_topic 配置。
在没有明确指定 ${spring.cloud.nacos.config.group} 配置的情况下,默认是 DEFAULT_GROUP 。如果需要自定义自己的 Group,可以通过以下配置来实现:

spring.cloud.nacos.config.group=DEVELOP_GROUP

支持自定义扩展的 Data Id 配置

Data ID 是组织划分配置的维度之一。Data ID 通常用于组织划分系统的配置集。一个系统或者应用可以包含多个配置集,每个配置集都可以被一个有意义的名称标识。Data ID 通常采用类 Java 包(如 com.taobao.tc.refund.log.level)的命名规则保证全局唯一性。此命名规则非强制。
在实际的业务场景中应用和共享配置间的关系可能如下:

  • 从单个应用的角度来看:应用可能会有多套(develop/beta/product)发布环境,多套发布环境之间有不同的基础配置,例如数据库。
  • 从多个应用的角度来看:多个应用间可能会有一些共享通用的配置,比如多个应用之间共用一套 zookeeper 集群。

通过自定义扩展的 Data Id 配置,既可以解决多个应用间配置共享的问题,又可以支持一个应用有多个配置文件。

spring:
  application:
    name: user-service # 微服务名称

  profiles:
    active: dev # 加载开发环境的配置文件

  cloud:
    nacos:
      config: # 配置nacos配置中心地址
        server-addr: nacos.firechou.com:8848
        username: nacos
        password: nacos
        file-extension: yml # 指定配置文件的扩展名为yml

        # 自定义 Data Id 的配置
        shared-configs: # 不同工程的通用配置 支持共享的 DataId
          - data-id: nacos.yml
            group: GLOBALE_GROUP
          - data-id: openfeign.yml
            group: GLOBALE_GROUP

        extension-configs: # 支持一个应用多个 DataId 的配置
          - data-id: common.yml
            group: REFRESH_GROUP
            refresh: true # 支持动态刷新
  • 通过 spring.cloud.nacos.config.shared-configs[n].data-id 来支持多个共享 Data Id 的配置,多个之间用逗号隔开。 多个共享配置间的一个优先级的关系我们约定:按照配置出现的先后顺序,即后面的优先级要高于前面。如果没有明确配置,默认情况下所有共享配置的 Data Id 都不支持动态刷新。
  • 通过 spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].data-id 的配置方式来支持多个 Data Id 的配置。多个 Data Id 同时配置时,他的优先级关系是 n 的值越大,优先级越高。
  • 通过 spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].group 的配置方式自定义 Data Id 所在的组,不明确配置的话,默认是 DEFAULT_GROUP。
  • 通过 spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].refresh 的配置方式来控制该 Data Id 在配置变更时,是否支持应用中可动态刷新,感知到最新的配置值。默认是不支持的。

配置的优先级

Spring Cloud Alibaba Nacos Config 目前提供了三种配置能力从 Nacos 拉取相关的配置。

  • A:通过 spring.cloud.nacos.config.shared-configs 支持多个共享 Data Id 的配置
  • B:通过 spring.cloud.nacos.config.extension-configs[n].data-id 的方式支持多个扩展 Data Id 的配置
  • C:通过内部相关规则(应用名、应用名 + Profile )自动生成相关的 Data Id 配置

当三种方式共同使用时,他们的一个优先级关系是:A < B < C

完整的配置优先级从高到低:

  • s p r i n g . a p p l i c a t i o n . n a m e − {spring.application.name}- spring.application.name{profile}.${file-extension}
  • s p r i n g . a p p l i c a t i o n . n a m e . {spring.application.name}. spring.application.name.{file-extension}
  • ${spring.application.name}
  • extensionConfigs
  • sharedConfigs

完全关闭配置

通过设置 spring.cloud.nacos.config.enabled = false 来完全关闭 Spring Cloud Nacos Config。

通过 Nacos Config 对外暴露的 Endpoint 查看相关的配置

Nacos Config 内部提供了一个 Endpoint,对应的 endpoint id 为 nacosconfig。
Endpoint 暴露的 json 中包含了三种属性:

  • Sources:当前应用配置的数据信息
  • RefreshHistory:配置刷新的历史记录
  • NacosConfigProperties:当前应用 Nacos 的基础配置信息

Endpoint 信息查看:
1)引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

2)暴露监控端点

# 暴露所有的端点
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'
  1. 查看 Endpoint 信息,访问:[http://localhost:8080/actuator/nacosconfig](http://localhost:8060/actuator/nacosconfig)

配置的动态刷新

spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config 也支持配置的动态更新。

测试:当动态配置刷新时,会更新到 Enviroment中

1)修改启动类,每隔3s从 Enviroment 中获取common.usercommon.age中的值

public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
    ConfigurableApplicationContext applicationContext = SpringApplication.run(UserApplication.class, args);

    while (true) {
        // 当动态配置刷新时,会更新到 Enviroment中,因此这里每隔3秒中从Enviroment中获取配置
        String userName = applicationContext.getEnvironment().getProperty("common.name");
        String userAge = applicationContext.getEnvironment().getProperty("common.age");
        System.err.println("common name:" + userName + "; age: " + userAge);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }
}

2)进入配置中心,修改common.yml的配置,common.age从10改成30
3)查看控制台的输出,common.age的值是否发生变化

OpenFeign开启对feign.Request.Options属性的刷新支持

https://docs.spring.io/spring-cloud-openfeign/docs/current/reference/html/#spring-refreshscope-support

# 启用刷新功能,可以刷新connectTimeout和readTimeout
spring.cloud.openfeign.client.refresh-enabled=true

@RefreshScope实现Bean的动态刷新

下面例子中,使用 @Value 注解可以获取到配置中心的值,但是无法让 IndexController 动态感知修改后的值,需要利用 @RefreshScope 注解修饰。

@RestController
@RefreshScope
public class IndexController {

    @Value("${common.age}")
    private String age;
    @Value("${common.name}")
    private String name;

    @GetMapping("/index")
    public String hello() {
        return name+","+age;
    }

}

测试结果:使用 @RefreshScope 修饰的 IndexController,访问 /index 结果可以获取最新的值。

@RefreshScope导致@Scheduled定时任务失效问题

当利用 @RefreshScope 刷新配置后会导致定时任务失效。

@SpringBootApplication
@EnableScheduling // 开启定时任务功能
public class NacosConfigApplication {
}

@RestController
@RefreshScope // 动态感知修改后的值
public class TestController {

    @Value("${common.age}")
    String age;
    @Value("${common.name}")
    String name;

    @GetMapping("/common")
    public String hello() {
        return name+","+age;
    }

    // 触发@RefreshScope执行逻辑会导致@Scheduled定时任务失效
    @Scheduled(cron = "*/3 * * * * ?")  // 定时任务每隔3s执行一次
    public void execute() {
        System.out.println("定时任务正常执行。。。。。。");
    }
}

测试结果:

  • 当在配置中心变更属性后,定时任务失效
  • 当再次访问[http://localhost:8080/common](http://localhost:8060/common),定时任务生效

原因:
@RefreshScope 修饰的 bean 的属性发生变更后,会从缓存中清除。此时没有这个 bean,定时任务当然也就不生效了。
详细原因如下:

  1. @RefreshScope 注解标注了 @Scope 注解,并默认了 ScopedProxyMode.TARGET_CLASS 属性,此属性的功能就是创建一个代理,在每次调用的时候都用它来调用 GenericScope#get 方法来获取 bean 对象。
  2. 在 GenericScope 里面包装了一个内部类 BeanLifecycleWrapperCache 来对加了 @RefreshScope 的 bean进行缓存,使其在不刷新时获取的都是同一个对象。
  3. 如属性发生变更会调用 ContextRefresher#refresh()->RefreshScope#refreshAll() 进行缓存清理方法调用,并发送刷新事件通知 -> 调用GenericScope#destroy() 实现清理缓存。
  4. 当下一次使用此 bean 对象时,代理对象会调用 GenericScope#get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) 方法创建一个新的 bean 对象,并存入缓存中,此时新对象因为 Spring 的装配机制就是新的属性了。

后面会结合源码分析,核心源码:GenericScope#get

解决方案:
实现 Spring 事件监听器,监听 RefreshScopeRefreshedEvent 事件,监听方法中进行一次定时方法的调用

@RestController
@RefreshScope  // 动态感知修改后的值
public class TestController implements ApplicationListener<RefreshScopeRefreshedEvent>{

    @Value("${common.age}")
    String age;
    @Value("${common.name}")
    String name;

    @GetMapping("/common")
    public String hello() {
        return name+","+age;
    }

    // 触发@RefreshScope执行逻辑会导致@Scheduled定时任务失效
    @Scheduled(cron = "*/3 * * * * ?")  // 定时任务每隔3s执行一次
    public void execute() {
        System.out.println("定时任务正常执行。。。。。。");
    }


    @Override
    public void onApplicationEvent(RefreshScopeRefreshedEvent event) {
        this.execute();
    }
}

Nacos插件扩展-配置加密

为保证用户敏感配置数据的安全,Nacos 提供了配置加密的新特性。降低了用户使用的风险,也不需要再对配置进行单独的加密处理。

参考文档:https://nacos.io/zh-cn/docs/v2/plugin/config-encryption-plugin.html

Nacos 加解密插件是可插拔的,有没有都不影响 Nacos 的核心功能的运行。如果想要使用 Naocs 的配置加解密功能需要单独引用加密算法的实现。
在 Nacos 服务端启动的时候就会加载所有依赖的加解密算法,然后通过发布配置的 dataId 的前缀(cipher-[加密算法名称])来进行匹配是否需要加解密和使用的加解密算法。
客户端发布的配置会在客户端通过 filter 完成加解密,也就是配置在传输过程中都是密文的。而控制台发布的配置会在服务端进行处理。

客户端和服务端都通过添加以下依赖来使用 AES 加解密算法,服务端推荐添加到 config 模块下。

<!-- 引入加密插件 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
    <artifactId>nacos-aes-encryption-plugin</artifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

注意:目前插件需要自己编译,并未上传至 maven 中央仓库。

1)编译nacos-aes-encryption-plugin插件
通过 SPI 的机制抽象出加密和解密的操作,Nacos 默认提供 AES 的实现。用户也可以自定义加解密的实现方式。具体的实现在 nacos-plugin 仓库。

git clone git@github.com:nacos-group/nacos-plugin.git
mvn install

编译 nacos-aes-encryption-plugin 插件:
image.png

2)在 nacos 的 config 包下引入 nacos-aes-encryption-plugin 依赖,重新编译 nacos 服务端源码
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3)创建加密配置
配置前缀使用 cipher-[加密算法名称]-dataId 来标识这个配置需要加密,系统会自动识别并加密。例如使用 AES 算法来解密配置:cipher-aes-nacos.yml
image.png
查看 mysql 数据库存储的数据,是否加密:
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