Nacos注册中心与配置管理

Nacos注册中心与配置管理

  • 1 Nacos注册中心
    • 1.1.认识Nacos
    • 1.2.服务注册到nacos
    • 1.3.服务分级存储模型
    • 1.4.权重配置
    • 1.5.环境隔离
    • 1.6.Nacos与Eureka的区别
  • 2 CAP
  • 3.Nacos配置管理
    • 3.1.统一配置管理
    • 3.2.bootstrap了解
    • 3.3.配置热更新
    • 3.4.配置共享

1 Nacos注册中心

1.1.认识Nacos

国内公司一般都推崇阿里巴巴的技术，比如注册中心，SpringCloudAlibaba也推出了一个名为Nacos的注册中心。

Nacos是阿里巴巴的产品，现在是SpringCloud中的一个组件。相比Eureka功能更加丰富，在国内受欢迎程度较高。

1.2.服务注册到nacos

Nacos是SpringCloudAlibaba的组件，而SpringCloudAlibaba也遵循SpringCloud中定义的服务注册、服务发现规范。因此使用Nacos和使用Eureka对于微服务来说，并没有太大区别。

主要差异在于：

  • 依赖不同
  • 服务地址不同

1）引入依赖

在cloud-demo父工程的pom文件中的<dependencyManagement>中引入SpringCloudAlibaba的依赖：

 <dependencyManagement>
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId><version>2.2.6.RELEASE</version><type>pom</type><scope>import</scope>
</dependency>

然后在user-service和order-service中的pom文件中引入nacos-discovery依赖：

<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

2）配置nacos地址

在user-service和order-service的application.yml中添加nacos地址：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848

3）重启

重启微服务后，登录nacos管理页面，可以看到微服务信息：

在这里插入图片描述

1.3.服务分级存储模型

一个服务可以有多个实例，例如我们的user-service，可以有:

  • 127.0.0.1:8081
  • 127.0.0.1:8082
  • 127.0.0.1:8083

假如这些实例分布于全国各地的不同机房，例如：

  • 127.0.0.1:8081，在上海机房
  • 127.0.0.1:8082，在上海机房
  • 127.0.0.1:8083，在杭州机房

Nacos就将同一机房内的实例 划分为一个集群。

也就是说，user-service是服务，一个服务可以包含多个集群，如杭州、上海，每个集群下可以有多个实例，形成分级模型，如图：

在这里插入图片描述

微服务互相访问时，应该尽可能访问同集群实例，因为本地访问速度更快。当本集群内不可用时，才访问其它集群。例如：

杭州机房内的order-service应该优先访问同机房的user-service。

给user-service配置集群

修改user-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:cluster-name: HZ # 集群名称

重启两个user-service实例后，我们可以在nacos控制台看到下面结果：

在这里插入图片描述

我们再次复制一个user-service启动配置，添加属性：

-Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

配置如图所示：

在这里插入图片描述

启动UserApplication3后再次查看nacos控制台：

在这里插入图片描述

5.3.2.同集群优先的负载均衡

默认的ZoneAvoidanceRule并不能实现根据同集群优先来实现负载均衡。

因此Nacos中提供了一个NacosRule的实现，可以优先从同集群中挑选实例。

1）给order-service配置集群信息

修改order-service的application.yml文件，添加集群配置：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:cluster-name: HZ # 集群名称

2）修改负载均衡规则

修改order-service的application.yml文件，修改负载均衡规则：

userservice:ribbon:NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule # 负载均衡规则

1.4.权重配置

实际部署中会出现这样的场景：

服务器设备性能有差异，部分实例所在机器性能较好，另一些较差，我们希望性能好的机器承担更多的用户请求。

但默认情况下NacosRule是同集群内随机挑选，不会考虑机器的性能问题。

因此，Nacos提供了权重配置来控制访问频率，权重越大则访问频率越高。

在nacos控制台，找到user-service的实例列表，点击编辑，即可修改权重：

在这里插入图片描述

在弹出的编辑窗口，修改权重：

在这里插入图片描述

注意：如果权重修改为0，则该实例永远不会被访问

1.5.环境隔离

Nacos提供了namespace来实现环境隔离功能。

  • nacos中可以有多个namespace
  • namespace下可以有group、service等
  • 不同namespace之间相互隔离，例如不同namespace的服务互相不可见

在这里插入图片描述

创建namespace

默认情况下，所有service、data、group都在同一个namespace，名为public：

在这里插入图片描述

我们可以点击页面新增按钮，添加一个namespace：

在这里插入图片描述

然后，填写表单：

在这里插入图片描述

就能在页面看到一个新的namespace：

在这里插入图片描述

给微服务配置namespace

给微服务配置namespace只能通过修改配置来实现。

例如，修改order-service的application.yml文件：

spring:cloud:nacos:server-addr: localhost:8848discovery:cluster-name: HZnamespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间，填ID

重启order-service后，访问控制台，可以看到下面的结果：

在这里插入图片描述

此时访问order-service，因为namespace不同，会导致找不到userservice，控制台会报错：

在这里插入图片描述

1.6.Nacos与Eureka的区别

Nacos的服务实例分为两种l类型：

  • 临时实例：如果实例宕机超过一定时间，会从服务列表剔除，默认的类型。

  • 非临时实例：如果实例宕机，不会从服务列表剔除，也可以叫永久实例。

配置一个服务实例为永久实例：

spring:cloud:nacos:discovery:ephemeral: false # 设置为非临时实例

Nacos和Eureka整体结构类似，服务注册、服务拉取、心跳等待，但是也存在一些差异：

在这里插入图片描述

  • Nacos与eureka的共同点

    • 都支持服务注册和服务拉取
    • 都支持服务提供者心跳方式做健康检测

  • Nacos与Eureka的区别

    • Nacos支持服务端主动检测提供者状态：临时实例采用心跳模式，非临时实例采用主动检测模式
    • 临时实例心跳不正常会被剔除，非临时实例则不会被剔除
    • Nacos支持服务列表变更的消息推送模式，服务列表更新更及时
    • Nacos集群默认采用AP方式，当集群中存在非临时实例时，采用CP模式；Eureka采用AP方式

2 CAP

CAP定理，也称为布鲁尔定理（Brewer’s Theorem），是分布式系统设计中的一个基本概念，由加州大学伯克利分校的教授Eric Brewer在2000年提出。CAP是三个词的首字母缩写，分别代表一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容忍性（Partition Tolerance）。

CAP定理的核心观点：

CAP定理指出，在一个网络分区发生故障的情况下，分布式系统不可能同时满足以下三个保证：

  1. 一致性（Consistency）：每次读取都能获得最新的写入或错误响应。简而言之，就是数据在多个副本之间是否保持一致的问题。

  2. 可用性（Availability）：每个请求都能获得一个（无论是成功还是失败的）响应，但不保证获取的数据是最新的。也就是说，系统每时每刻都能响应用户的请求。

  3. 分区容忍性（Partition Tolerance）：系统能够容忍网络分区，在部分节点间通信失败的情况下，仍能继续运行。网络分区指的是网络中的某些节点（或节点群）由于故障而无法与系统中的其他节点通信。

CAP定理的实际意义：

  • 在设计分布式系统时，系统设计者需要在这三个属性中做出权衡。例如，如果系统非常重视一致性和分区容忍性，可能需要牺牲一定程度的可用性。

  • 绝大多数现代分布式系统都需要设计为支持分区容忍性，因为网络分区在实际环境中是不可避免的。因此，主要的权衡通常发生在一致性和可用性之间。

CAP定理的批评和补充：

  • PACELC定理：一种对CAP定理的补充，提出如果在系统没有遇到网络分区（P）的情况下，那么系统需要在一致性（C）和延迟（L, Latency）之间做出选择。而当系统遇到网络分区时，则需要在可用性（A）和一致性（C）之间做出选择。

  • CAP定理有时被误解或被过度简化。在实际应用中，设计者通常不是选择三者中的两项，而是在不同保证之间寻找最适合应用需求的平衡点。

总结来说，CAP定理为分布式系统设计提供了一个基本的框架和思考方式，但在实际设计和实施时，还需要考虑更多的实际因素和补充理论。

3.Nacos配置管理

Nacos除了可以做注册中心，同样可以做配置管理来使用。

3.1.统一配置管理

当微服务部署的实例越来越多，达到数十、数百时，逐个修改微服务配置就会让人抓狂，而且很容易出错。我们需要一种统一配置管理方案，可以集中管理所有实例的配置。

在这里插入图片描述

Nacos一方面可以将配置集中管理，另一方可以在配置变更时，及时通知微服务，实现配置的热更新。

在nacos中添加配置文件

如何在nacos中管理配置呢？

在这里插入图片描述

然后在弹出的表单中，填写配置信息：

在这里插入图片描述

注意：项目的核心配置，需要热更新的配置才有放到nacos管理的必要。基本不会变更的一些配置还是保存在微服务本地比较好。

从微服务拉取配置

微服务要拉取nacos中管理的配置，并且与本地的application.yml配置合并，才能完成项目启动。

但如果尚未读取application.yml，又如何得知nacos地址呢？

因此spring引入了一种新的配置文件：bootstrap.yaml文件，会在application.yml之前被读取，流程如下：

在这里插入图片描述

1）引入nacos-config依赖

首先，在user-service服务中，引入nacos-config的客户端依赖：

<!--nacos配置管理依赖-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>

2）添加bootstrap.yaml

然后，在user-service中添加一个bootstrap.yaml文件，内容如下：

spring:application:name: userservice # 服务名称profiles:active: dev #开发环境，这里是dev cloud:nacos:server-addr: localhost:8848 # Nacos地址config:file-extension: yaml # 文件后缀名

这里会根据spring.cloud.nacos.server-addr获取nacos地址，再根据

${spring.application.name}-${spring.profiles.active}.${spring.cloud.nacos.config.file-extension}作为文件id，来读取配置。

本例中，就是去读取userservice-dev.yaml：

在这里插入图片描述

3）读取nacos配置

在user-service中的UserController中添加业务逻辑，读取pattern.dateformat配置：

在这里插入图片描述

完整代码：

package cn.shen.user.web;import cn.shen.user.pojo.User;
import cn.shen.user.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@Value("${pattern.dateformat}")private String dateformat;@GetMapping("now")public String now(){return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));}// ...略
}

在页面访问，可以看到效果：

在这里插入图片描述

3.2.bootstrap了解

在 Spring Cloud 的上下文中，bootstrap指的是一种特殊的上下文配置方式。它通常用于在 Spring 应用程序的正常配置加载之前加载配置信息。这个机制特别重要于微服务架构中的应用程序，因为它们通常需要从外部配置中心（如 Spring Cloud Config Server）加载配置。

主要特点和用法：

  1. 早于 application 上下文加载：bootstrap 上下文在 application 上下文之前启动。这意味着通过 bootstrap 加载的配置具有高优先级，并且可以覆盖在 application 上下文中定义的配置。

  2. 用于外部配置：在微服务架构中，bootstrap 文件通常用于指定如何连接到配置服务器以及必要的凭据信息。一旦连接到配置服务器，应用程序就可以加载必要的配置进行进一步的初始化。

  3. 创建 bootstrap.yml 或 bootstrap.properties 文件：为了使用 bootstrap 上下文，你需要在项目的 src/main/resources 目录下创建一个名为 bootstrap.yml 或 bootstrap.properties 的文件。

  4. 与 Spring Cloud Config 配合使用：在结合使用 Spring Cloud Config 服务时，bootstrap 机制特别重要。它允许应用在启动时从 Config Server 获取配置信息。

  5. 启动阶段的配置：由于 bootstrap 阶段发生在应用上下文的正常初始化之前，因此它是定义一些启动阶段行为（如配置服务器的位置、加密解密的密钥等）的理想场所。

应用场景：

  • 连接到配置服务器：当应用程序需要从外部配置服务器（如 Spring Cloud Config Server）加载配置时。
  • 设置加密和解密密钥：用于对配置信息进行加密和解密。
  • 高级网络配置：例如设置代理服务器或其他与网络相关的配置。

在 Spring Cloud 的最新版本中，随着 Spring Boot 2.4+ 的引入，bootstrap 机制变得不那么重要，因为新的 Spring Boot 版本引入了新的配置处理方式。但是，对于使用旧版本的 Spring Cloud 项目，bootstrap 仍然是一个关键概念。

3.3.配置热更新

我们最终的目的，是修改nacos中的配置后，微服务中无需重启即可让配置生效，也就是配置热更新。

要实现配置热更新，可以使用两种方式：

方式一

在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope：

在这里插入图片描述

方式二

使用@ConfigurationProperties注解代替@Value注解。

在user-service服务中，添加一个类，读取patterrn.dateformat属性：

package cn.shen.user.config;import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties {private String dateformat;
}

在UserController中使用这个类代替@Value：

在这里插入图片描述

完整代码：

package cn.shen.user.web;import cn.shen.user.config.PatternProperties;
import cn.shen.user.pojo.User;
import cn.shen.user.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@Autowiredprivate PatternProperties patternProperties;@GetMapping("now")public String now(){return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.getDateformat()));}// 略
}

3.4.配置共享

其实微服务启动时，会去nacos读取多个配置文件，例如：

  • [spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml，例如：userservice-dev.yaml

  • [spring.application.name].yaml，例如：userservice.yaml

而[spring.application.name].yaml不包含环境，因此可以被多个环境共享。

下面我们通过案例来测试配置共享

1）添加一个环境共享配置

我们在nacos中添加一个userservice.yaml文件：

在这里插入图片描述

2）在user-service中读取共享配置

在user-service服务中，修改PatternProperties类，读取新添加的属性：

在这里插入图片描述

在user-service服务中，修改UserController，添加一个方法：

在这里插入图片描述

3）运行两个UserApplication，使用不同的profile

修改UserApplication2这个启动项，改变其profile值：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

这样，UserApplication(8081)使用的profile是dev，UserApplication2(8082)使用的profile是test。

启动UserApplication和UserApplication2

访问http://localhost:8081/user/prop，结果：

在这里插入图片描述

访问http://localhost:8082/user/prop，结果：

在这里插入图片描述

可以看出来，不管是dev，还是test环境，都读取到了envSharedValue这个属性的值。

4）配置共享的优先级

当nacos、服务本地同时出现相同属性时，优先级有高低之分：

在这里插入图片描述

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