Apollo服务端设计原理剖析

2024-01-28 13:44:46

本文摘自于《Spring Cloud微服务入门实战与进阶》一书。

1 配置发布后的实时推送设计

配置中心最重要的一个特性就是实时推送了，正因为有这个特性，我们可以依赖配置中心做很多事情。在我自己开发的Smconf这个配置中心，Smconf是依赖于Zookeeper的Watch机制来实现实时推送。

上图简要描述了配置发布的大致过程：

用户在Portal中进行配置的编辑和发布
Portal会调用Admin Service提供的接口进行发布操作
Admin Service收到请求后，发送ReleaseMessage给各个Config Service，通知Config Service配置发生变化
Config Service收到ReleaseMessage后，通知对应的客户端，基于Http长连接实现

2 发送ReleaseMessage的实现方式

ReleaseMessage消息是通过Mysql实现了一个简单的消息队列。之所有没有采用消息中间件，是为了让Apollo在部署的时候尽量简单，尽可能减少外部依赖。

上图简要描述了发送ReleaseMessage的大致过程：

Admin Service在配置发布后会往ReleaseMessage表插入一条消息记录
Config Service会启动一个线程定时扫描ReleaseMessage表，去查看是否有新的消息记录
Config Service发现有新的消息记录，那么就会通知到所有的消息监听器
消息监听器得到配置发布的信息后，则会通知对应的客户端

3 Config Service通知客户端的实现方式

通知是采用基于Http长连接实现，主要分为下面几个步骤：

客户端会发起一个Http请求到Config Service的notifications/v2接口
v2接口通过Spring DeferredResult把请求挂起，不会立即返回
如果在60秒内没有该客户端关心的配置发布，那么会返回Http状态码304给客户端
如果发现配置有修改，则会调用DeferredResult的setResult方法，传入有配置变化的namespace信息，同时该请求会立即返回
客户端从返回的结果中获取到配置变化的namespace后，会立即请求Config Service获取该namespace的最新配置

4 源码解析实时推送设计

Apollo推送这块代码比较多，就不在本书中详细分析了，我把推送这块的代码稍微简化了下，给大家进行讲解，这样理解起来会更容易。当然我这边会比较简单，很多细节就不做考虑了，只是为了能够让大家明白Apollo推送的核心原理。

发送ReleaseMessage的逻辑我们就写一个简单的接口，用队列存储，测试的时候就调用这个接口模拟配置有更新，发送ReleaseMessage消息。

@RestController
public class NotificationControllerV2 implements ReleaseMessageListener {
    
    // 模拟配置更新，往里插入数据表示有更新
    public static Queue<String> queue = new LinkedBlockingDeque<>();

    @GetMapping("/addMsg")
    public String addMsg() {
        queue.add("xxx");
        return "success";
    }

}

消息发送之后，前面我们有讲过Config Service会启动一个线程定时扫描ReleaseMessage表，去查看是否有新的消息记录，然后取通知客户端，这边我们也启动一个线程去扫描：

@Component
public class ReleaseMessageScanner implements InitializingBean {

    @Autowired
    private NotificationControllerV2 configController;
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // 定时任务从数据库扫描有没有新的配置发布
        new Thread(() -> {
            for (;;) {
                String result = NotificationControllerV2.queue.poll();
                if (result != null) {
                    ReleaseMessage message = new ReleaseMessage();
                    message.setMessage(result);
                    configController.handleMessage(message);
                }
            }
        }).start();;
    }

}

循环去读取NotificationControllerV2中的队列，如果有消息的话就构造一个ReleaseMessage的对象，然后调用NotificationControllerV2中的handleMessage()方法进行消息的处理。

ReleaseMessage就一个字段，模拟消息内容：

public class ReleaseMessage {
    private String message;
    
    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }
    public String getMessage() {
        return message;
    }
}

接下来，我们看handleMessage做了什么样的工作

NotificationControllerV2实现了ReleaseMessageListener接口，ReleaseMessageListener中定义了handleMessage()方法。

public interface ReleaseMessageListener {
    void handleMessage(ReleaseMessage message);
}

handleMessage就是当配置发生变化的时候，通知的消息监听器，消息监听器得到配置发布的信息后，则会通知对应的客户端：

@RestController
public class NotificationControllerV2 implements ReleaseMessageListener {
    
    private final Multimap<String, DeferredResultWrapper> deferredResults = Multimaps
            .synchronizedSetMultimap(HashMultimap.create());
    
    @Override
    public void handleMessage(ReleaseMessage message) {
        System.err.println("handleMessage:"+ message);
        List<DeferredResultWrapper> results = Lists.newArrayList(deferredResults.get("xxxx"));
        for (DeferredResultWrapper deferredResultWrapper : results) {
            List<ApolloConfigNotification> list = new ArrayList<>();
            list.add(new ApolloConfigNotification("application", 1));
            deferredResultWrapper.setResult(list);
        }
    }

}

Apollo的实时推送是基于Spring DeferredResult实现的，在handleMessage()方法中可以看到是通过deferredResults获取DeferredResult，deferredResults就是第一行的Multimap，Key其实就是消息内容，Value就是DeferredResult的业务包装类DeferredResultWrapper，我们来看下DeferredResultWrapper的代码：

public class DeferredResultWrapper {
    private static final long TIMEOUT = 60 * 1000;// 60 seconds
    
    private static final ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>> NOT_MODIFIED_RESPONSE_LIST = 
            new ResponseEntity<>(HttpStatus.NOT_MODIFIED);

    private DeferredResult<ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>>> result;

    public DeferredResultWrapper() {
        result = new DeferredResult<>(TIMEOUT, NOT_MODIFIED_RESPONSE_LIST);
    }

    public void onTimeout(Runnable timeoutCallback) {
        result.onTimeout(timeoutCallback);
    }

    public void onCompletion(Runnable completionCallback) {
        result.onCompletion(completionCallback);
    }

    public void setResult(ApolloConfigNotification notification) {
        setResult(Lists.newArrayList(notification));
    }

    public void setResult(List<ApolloConfigNotification> notifications) {
        result.setResult(new ResponseEntity<>(notifications, HttpStatus.OK));
    }

    public DeferredResult<ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>>> getResult() {
        return result;
    }
}

通过setResult()方法设置返回结果给客户端，以上就是当配置发生变化，然后通过消息监听器通知客户端的原理，那么客户端是在什么时候接入的呢？

@RestController
public class NotificationControllerV2 implements ReleaseMessageListener {
    
    // 模拟配置更新，往里插入数据表示有更新
    public static Queue<String> queue = new LinkedBlockingDeque<>();

    private final Multimap<String, DeferredResultWrapper> deferredResults = Multimaps
            .synchronizedSetMultimap(HashMultimap.create());
    
    @GetMapping("/getConfig")
    public DeferredResult<ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>>> getConfig() {
        DeferredResultWrapper deferredResultWrapper = new DeferredResultWrapper();
        List<ApolloConfigNotification> newNotifications = getApolloConfigNotifications();
        if (!CollectionUtils.isEmpty(newNotifications)) {
            deferredResultWrapper.setResult(newNotifications);
        } else {
            deferredResultWrapper.onTimeout(() -> {
                System.err.println("onTimeout");
            });

            deferredResultWrapper.onCompletion(() -> {
                System.err.println("onCompletion");
            });
            deferredResults.put("xxxx", deferredResultWrapper);
        }
        return deferredResultWrapper.getResult();
    }

    private List<ApolloConfigNotification> getApolloConfigNotifications() {
        List<ApolloConfigNotification> list = new ArrayList<>();
        String result = queue.poll();
        if (result != null) {
            list.add(new ApolloConfigNotification("application", 1));
        }
        return list;
    }
}

NotificationControllerV2中提供了一个/getConfig的接口，客户端在启动的时候会调用这个接口，这个时候会执行getApolloConfigNotifications()方法去获取有没有配置的变更信息，如果有的话证明配置修改过，直接就通过deferredResultWrapper.setResult(newNotifications);返回结果给客户端了，客户端收到结果后重新拉取配置的信息进行覆盖本地的配置。

如果getApolloConfigNotifications()方法没有返回配置修改的信息，证明配置没有发生修改，就将DeferredResultWrapper对象添加到deferredResults中，等待后续配置发生变化时消息监听器进行通知。

同时这个请求就会挂起，不会立即返回，挂起是通过DeferredResultWrapper中的下面的代码实现的：

private static final long TIMEOUT = 60 * 1000;// 60 seconds
    
private static final ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>> NOT_MODIFIED_RESPONSE_LIST = 
            new ResponseEntity<>(HttpStatus.NOT_MODIFIED);

private DeferredResult<ResponseEntity<List<ApolloConfigNotification>>> result;

public DeferredResultWrapper() {
    result = new DeferredResult<>(TIMEOUT, NOT_MODIFIED_RESPONSE_LIST);
}

在创建DeferredResult对象的时候指定了超时的时间和超时后返回的响应码，如果60秒内没有消息监听器进行通知，那么这个请求就会超时，超时后客户端就收到的响应码就是304。

整个Config Service的流程就走完了，接下来我们看客户端是怎么实现的，我们简单的写个测试类模拟客户端注册：

public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        reg();
    }

    private static void reg() {
        System.err.println("注册");
        String result = request("http://localhost:8081/getConfig");
        if (result != null) {
            // 配置有更新，重新拉取配置
            // ......
        }
        // 重新注册
        reg();
    }
    
    private static String request(String url) {
        HttpURLConnection connection = null;
        BufferedReader reader = null;
        try {
            URL getUrl = new URL(url);
            connection = (HttpURLConnection) getUrl.openConnection();
            connection.setReadTimeout(90000);
            connection.setConnectTimeout(3000);
            connection.setRequestMethod("GET");
            connection.setRequestProperty("Accept-Charset", "utf-8");
            connection.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");
            connection.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");
            System.out.println(connection.getResponseCode());
            if (200 == connection.getResponseCode()) {
                reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream(), "UTF-8"));
                StringBuilder result = new StringBuilder();
                String line = null;
                while ((line = reader.readLine()) != null) {
                    result.append(line);
                }
                System.out.println("结果 " + result);
                return result.toString();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (connection != null) {
                connection.disconnect();
            }
        }
        return null;
    }
}

首先启动/getConfig接口所在的服务，然后启动客户端，客户端就会发起注册请求，如果有修改直接获取到结果，进行配置的更新操作。如果无修改，请求会挂起，这边客户端设置的读取超时时间是90秒，大于服务端的60秒超时时间。

每次收到结果后，无论是有修改还是没修改，都必须重新进行注册，通过这样的方式就可以达到配置实时推送的效果。

我们可以调用之前写的/addMsg接口来模拟配置发生变化，调用之后客户端就能马上得到返回结果。

本文摘自于《Spring Cloud微服务入门实战与进阶》一书。

去年出版的《Spring Cloud微服务:全栈技术与案例解析》一书，得到了大家的支持以及反馈，基于大家的反馈，重新进行了更正和改进。

基于比较稳定的 Spring Cloud Finchley.SR2 版本和 Spring Boot 2.0.6.RELEASE 版本编写。

同时将示列代码进行标准的归档，之前的都在一起，不方便读者参考和运行。

同时还增加了像Apollo，Spring Cloud Gateway，生产实践经验等新的内容。

码农公寓

1 配置发布后的实时推送设计

2 发送ReleaseMessage的实现方式

3 Config Service通知客户端的实现方式

4 源码解析实时推送设计

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