这次来聊聊Nacos注册服务的底层原理。Nacos作为注册中心，接收客户端（服务实例）发起的注册请求，并将注册信息存储在注册中心进行管理。那么注册请求会经过哪些步骤呢？知识点预览首先呈现一个整体流程图：集群环境：如果是Nacos集群环境，拓扑结构是怎样的？组装请求：客户端组装好注册请求，接下来就是向Nacos服务发起远程调用。随机节点：客户端在集群中随机选择一个Nacos节点发起注册，实现负载均衡。路由转发：Nacos节点收到注册请求后，检查是否属于自己。如果没有，则执行路由和转发。处理请求：节点转发到指定节点后，解析出注册请求中的实例信息，存储到自定义的内存结构中。最终一致性：Nacos自研Distro协议执行延时异步任务，同步注册信息到集群其他节点，保证数据的最终一致性。异步重试：如果注册失败，客户端会切换Nacos节点，重新发起注册请求，保证高可用。这些知识点还有很多细节，我会通过画图+源码分析的方式给大家解答。如果遇到看不懂源码的，可以看看我画的图，然后把源码翻过来，一起对比一下。小提示：本文使用的Nacos版本：2.0.4。一、来源：发起注册1.1源码阅读小贴士在上一篇文章中，我们提到添加注解@EnableDiscoveryClient可以让服务自动注册到Nacos。那么发起注册的地方在哪里呢？注册信息是什么样子的？让我告诉你一个查看源代码的小技巧。拿到源码后，与其每个文件直接看一篇文章，不如先看源码。带有示例文件夹。如下图，找到example的App类，里面有发起注册的示例代码。如下图所示：当然我们也可以通过官网给出的curl命令发起HTTP请求：curl-XPOST'http://127.0.0.1:8848/nacos/v1/ns/instance?serviceName=nacos.naming.serviceName&ip=20.18.7.11&port=8080'留个问题：我们都添加一个Nacos注解@EnableDiscoveryClient，服务实例会自动注册到Nacos中。这是怎么做到的？1.2发起注册流程图看一下代码Flowchart：按照这个流程图，我们debug看看。1.3拼装注册实例信息入口核心代码如下图所示。它将注册的实例信息组装起来放到一个实例变量中：通过代码调试，我们可以看到里面的实例信息是这样的：1.4组装注册请求request发起注册的核心方法是doRegisterService()。组装后的请求如下图所示，其中包含了之前组装好的实例信息instance，以及指定的namespace（Nacos命名空间）、serviceName（服务名称）、groupName（Nacos分组）。发起注册源码1.5发起远程调用requestToServer()方法会调用RpcClient的request()方法：response=this.currentConnection.request(request,timeoutMills);就是向Nacos发起远程调用，如果是Nacos集群，就是向集群中的一个Nacos节点发起远程调用。接下来我们看看客户端是如何选择一个Nacos节点进行注册的。2、集群环境：如果分布式前提是Nacos集群环境，客户端会随机选择一个Nacos节点发起注册。2.1搭建Nacos集群环境为了说明客户端如何注册到Nacos集群环境的底层原理，我在本地搭建了一个Nacos集群环境。有3个Nacos服务，IP相同，端口号不同。192.168.10.197:8848192.168.10.197:8858192.168.10.197:8868集群环境和服务A、服务B配置Nacos集群的IP和端口号，配置如下：spring.cloud.nacos.discovery.server-addr=192.168.10.197:8848,192.168.10.197:8858,192.168.10.197:8868整体结构如下图所示，服务A和服务B都注册到了Nacos集群。服务A和B都注册到了集群，但是有一个问题：服务A注册的时候，是不是应该注册到所有的Nacos节点上？还是只向其中一个节点发起注册？如果它只向一个节点注册，应该向哪个节点注册？答：在Client发起注册前，后台线程会随机获取Nacos集群服务列表中的一个地址。Nacos为什么要这样设计？这里面其实是一个负载均衡的思想，每个节点平均分配请求。为保证高可用，当一个节点宕机时，获取另一个Nacos节点建立连接。接下来我们看看服务A是如何随机获取一个Nacos节点的。3.随机节点：一个平等的世界让我们看看客户端如何随机选择一个节点。流程图如下：那么如何找到这些代码逻辑呢？什么想法？前面我们说过，RpcClient会发起一个请求，使用与Nacos的currentConnection连接来发起调用，代码如下：//发起调用response=this.currentConnection.request(request,timeoutMills);这个currentConnection是客户端和Nacos集群中某个节点建立的连接，我们来看看它分配到哪里了。代码如下：//获取Nacos节点信息serverInfo=recommendServer.get()==null?nextRpcServer():recommendServer.get();//连接Nacos节点connectToServer=connectToServer(serverInfo);//分配currentConnectionthis.currentConnection=connectToServer;而连接信息是通过参数serverInfo传入的，那么我们看一下serverInfo赋值在哪里。这个nextRpcServer()方法会得到一个随机的Nacos地址：//一个int随机数，范围[0~Nacos的数量)currentIndex.set(newRandom().nextInt(serverList.size()));//indexself-increment1intindex=currentIndex.incrementAndGet()%getServerList().size();//返回Nacos地址returngetServerList().get(index);总结：客户端生成一个随机数，然后通过这个随机数从Nacos服务列表中获取一个Nacos服务地址返回给客户端，然后客户端通过这个地址与Nacos服务建立连接。Nacos服务列表中的节点都是平等的，任意一个随机获取的节点都可以用来发起调用。4.路由转发：不是我的菜4.1发起和转发请求的过程为了演示发起注册的过程，我这里模拟了一个注册请求。使用curl命令向Nacos节点（127.0.0.1:8848）发起注册请求：curl-XPOST'http://127.0.0.1:8848/nacos/v1/ns/instance?serviceName=nacos.naming。serviceName&ip=20.18.7.11&port=8080'RequestURL:/nacos/v1/ns/instanceRequestparameter:serviceName=nacos.naming.serviceNameip=20.18.7.11port=8080'前面我们提到Nacos有多个节点可以处理请求，当节点发现请求不属于自己时，会转发。如下图所示：服务A随机选择一个Nacos节点（图中的Nacos1）发起注册请求。请求参数包含实例信息。Nacos1根据实例信息hash+取模得到正确的节点。如果不属于自己，则将请求转发给其他节点（图中的Nacos2）。那么路由转发的细节是怎样的呢？这就涉及到Distro协议了，我们往下看。4.1路由转发逻辑其实Nacos节点的路由转发逻辑比较简单。先看流程图：步骤如下：①Nacos节点从客户端发起的请求中获取客户端的实例信息，生成一个distroTag，比如IP+端口或者服务名。②Nacos根据distroTag生成hash值。③用哈希值取Nacos节点个数的余数，得到余数，如0、1、2、3。④根据余数从Nacos节点列表中得到指定节点地址。不明白的地方：我这里启动了三个Nacos节点，如下图，三个Running节点。但是为什么Nacos的ServersList多了一个节点192.168.10.197:8848呢？IDEA启动了三个nacos节点，nacos控制台有四个节点。/com/alibaba/nacos/naming/web/DistroFilter.java请求会先到DistroFilter类的doFilter()方法。得到正确的节点地址后，请求就会被转发。获取转发节点地址的代码如下：//在Nacos集群中找到目标节点finalStringtargetServer=distroMapper.mapSrv(distroTag);//mapSrv方法会先hash，然后取modulus，responsibleTag的值类似这样："20.18.7.11:8080"intindex=distroHash(responsibleTag)%servers.size();//distroHash方法会对客户端的ip+port字符串或者服务名stringMath进行hash。abs(responsibleTag.hashCode()%Integer.MAX_VALUE);无论是自己处理注册请求，还是转发给其他节点处理，都会存储实例信息，那么如何存储呢？5、处理请求：来碗Nacos目前有两个版本，v1和v2，如果是v1，则使用instanceController来处理注册请求，否则使用instanceControllerV2。在这篇文章中，我们只解释v1版本是如何处理请求的。先上流程图：添加实例信息的流程测试发起注册的命令：curl-XPOST'http://127.0.0.1:8858/nacos/v1/ns/instance?serviceName=nacos.naming。serviceName&ip=20.18.7.11&port=8080'核心代码是这样的：在服务端注册实例的方法先有一个同步锁，然后执行put操作存储临时实例信息，所以关注一下这个consistencyService。put()方法做的。先看源码：onPut(key,value);//启动一个1s延时任务，同步数据到其他Nacos节点distroProtocol.sync(newDistroKey(key,KeyBuilder.INSTANCE_LIST_KEY_PREFIX),DataOperation.CHANGE,DistroConfig.getInstance().getSyncDelayMillis());这里做了三件事：①将实例信息存储在内存缓存ConcurrentHashMap中。②向BlockingQueue队列中添加一个任务。该任务是将最新的实例列表通过UDP推送给所有的客户端（服务实例），以便客户端获取到最新的服务实例列表。没想到计算机网络的知识终于用上了~③启动1s延时任务，将数据传递给其他Nacos节点。注：对于第二点和第三点，它们是Distro共识协议的一部分，里面的内容还是很多的，下节课再说。下一个知识点预览：这里的存储实例和同步方式和Eureka有什么区别？Eureka使用的三层缓存架构，Nacos使用的CopyOnWrite技术。如何推送给所有客户？UDP方式。如何同步到其他Nacos节点？发行版共识协议。6.小结本文介绍Nacos客户端如何随机选择节点，NacosServer如何路由转发请求，NacosServer如何通过发起注册请求来存储注册实例。另外，本文使用集群环境。如果大家对如何搭建和调试集群环境感兴趣，可以留言，我会在后面补充这部分的讲解。注册请求的核心流程：
