阿里一面：Nacos配置中心交互模型是 push 還是 pull ？（原理+源碼分析）

對于Nacos大家應該都不太陌生，出身阿里名聲在外，能做動態服務發現、配置管理，非常好用的一個工具。然而這樣的技術用的人越多面試被問的概率也就越大，如果只停留在使用層面，那面試可能要吃大虧。

比如我們今天要討論的話題，Nacos在做配置中心的時候，配置數據的交互模式是服務端推過來還是客戶端主動拉的？

這里我先拋出答案：客戶端主動拉的！

接下來咱們扒一扒Nacos的源碼，來看看它具體是如何實現的？

配置中心

聊Nacos之前簡單回顧下配置中心的由來。

簡單理解配置中心的作用就是對配置統一管理，修改配置后應用可以動態感知，而無需重啟。

因為在傳統項目中，大多都采用靜態配置的方式，也就是把配置信息都寫在應用內的yml或properties這類文件中，如果要想修改某個配置，通常要重啟應用才可以生效。

但有些場景下，比如我們想要在應用運行時，通過修改某個配置項，實時的控制某一個功能的開閉，頻繁的重啟應用肯定是不能接受的。

尤其是在微服務架構下，我們的應用服務拆分的粒度很細，少則幾十多則上百個服務，每個服務都會有一些自己特有或通用的配置。假如此時要改變通用配置，難道要我挨個改幾百個服務配置？很顯然這不可能。所以為了解決此類問題配置中心應運而生。

配置中心

推與拉模型

客戶端與配置中心的數據交互方式其實無非就兩種，要么推push，要么拉pull。

推模型

客戶端與服務端建立TCP長連接，當服務端配置數據有變動，立刻通過建立的長連接將數據推送給客戶端。

優勢：長鏈接的優點是實時性，一旦數據變動，立即推送變更數據給客戶端，而且對于客戶端而言，這種方式更為簡單，只建立連接接收數據，并不需要關心是否有數據變更這類邏輯的處理。

弊端：長連接可能會因為網絡問題，導致不可用，也就是俗稱的假死。連接狀態正常，但實際上已無法通信，所以要有的心跳機制KeepAlive來保證連接的可用性，才可以保證配置數據的成功推送。

拉模型

客戶端主動的向服務端發請求拉配置數據，常見的方式就是輪詢，比如每3s向服務端請求一次配置數據。

輪詢的優點是實現比較簡單。但弊端也顯而易見，輪詢無法保證數據的實時性，什么時候請求？間隔多長時間請求一次？都是不得不考慮的問題，而且輪詢方式對服務端還會產生不小的壓力。

長輪詢

開篇我們就給出了答案，nacos采用的是客戶端主動拉pull模型，應用長輪詢（Long Polling）的方式來獲取配置數據。

額？以前只聽過輪詢，長輪詢又是什么鬼？它和傳統意義上的輪詢（暫且叫短輪詢吧，方便比較）有什么不同呢？

短輪詢

不管服務端配置數據是否有變化，不停的發起請求獲取配置，比如支付場景中前段JS輪詢訂單支付狀態。

這樣的壞處顯而易見，由于配置數據并不會頻繁變更，若是一直發請求，勢必會對服務端造成很大壓力。還會造成推送數據的延遲，比如：每10s請求一次配置，如果在第11s時配置更新了，那么推送將會延遲9s，等待下一次請求。

為了解決短輪詢的問題，有了長輪詢方案。

長輪詢

長輪詢可不是什么新技術，它不過是由服務端控制響應客戶端請求的返回時間，來減少客戶端無效請求的一種優化手段，其實對于客戶端來說與短輪詢的使用并沒有本質上的區別。

客戶端發起請求后，服務端不會立即返回請求結果，而是將請求掛起等待一段時間，如果此段時間內服務端數據變更，立即響應客戶端請求，若是一直無變化則等到指定的超時時間后響應請求，客戶端重新發起長鏈接。

Nacos初識

為了后續演示操作方便我在本地搭了個Nacos。注意：?運行時遇到個小坑，由于Nacos默認是以cluster集群的方式啟動，而本地搭建通常是單機模式standalone，這里需手動改一下啟動腳本startup.X中的啟動模式。

直接執行/bin/startup.X就可以了，默認用戶密碼均是nacos。

幾個概念

Nacos配置中心的幾個核心概念：dataId、group、namespace，它們的層級關系如下圖：

dataId：是配置中心里最基礎的單元，它是一種key-value結構，key通常是我們的配置文件名稱，比如：application.yml、mybatis.xml，而value是整個文件下的內容。

目前支持JSON、XML、YAML等多種配置格式。

group：dataId配置的分組管理，比如同在dev環境下開發，但同環境不同分支需要不同的配置數據，這時就可以用分組隔離，默認分組DEFAULT_GROUP。

namespace：項目開發過程中肯定會有dev、test、pro等多個不同環境，namespace則是對不同環境進行隔離，默認所有配置都在public里。

架構設計

下圖簡要描述了nacos配置中心的架構流程。

客戶端、控制臺通過發送Http請求將配置數據注冊到服務端，服務端持久化數據到Mysql。

客戶端拉取配置數據，并批量設置對dataId的監聽發起長輪詢請求，如服務端配置項變更立即響應請求，如無數據變更則將請求掛起一段時間，直到達到超時時間。為減少對服務端壓力以及保證配置中心可用性，拉取到配置數據客戶端會保存一份快照在本地文件中，優先讀取。

這里我省略了比較多的細節，如鑒權、負載均衡、高可用方面的設計（其實這部分才是真正值得學的，后邊另出文講吧），主要弄清客戶端與服務端的數據交互模式。

“
下邊我們以Nacos 2.0.1版本源碼分析，2.0以后的版本改動較多，和網上的很多資料略有些不同地址：https://github.com/alibaba/nacos/releases/tag/2.0.1

客戶端源碼分析

Nacos配置中心的客戶端源碼在nacos-client項目，其中NacosConfigService實現類是所有操作的核心入口。

說之前先了解個客戶端數據結構cacheMap，這里大家重點記住它，因為它幾乎貫穿了Nacos客戶端的所有操作，由于存在多線程場景為保證數據一致性，cacheMap采用了AtomicReference原子變量實現。

/*** groupKey -> cacheData.*/
private?final?AtomicReference<Map<String, CacheData>> cacheMap =?new?AtomicReference<Map<String, CacheData>>(new?HashMap<>());

cacheMap是個Map結構，key為groupKey，是由dataId, group, tenant(租戶)拼接的字符串；value為CacheData對象，每個dataId都會持有一個CacheData對象。

獲取配置

Nacos獲取配置數據的邏輯比較簡單，先取本地快照文件中的配置，如果本地文件不存在或者內容為空，則再通過HTTP請求從遠端拉取對應dataId配置數據，并保存到本地快照中，請求默認重試3次，超時時間3s。

獲取配置有getConfig()和getConfigAndSignListener()這兩個接口，但getConfig()只是發送普通的HTTP請求，而getConfigAndSignListener()則多了發起長輪詢和對dataId數據變更注冊監聽的操作addTenantListenersWithContent()。

@Override
public?String?getConfig(String dataId, String group,?long?timeoutMs)?throws?NacosException?{return?getConfigInner(namespace, dataId, group, timeoutMs);
}@Override
public?String?getConfigAndSignListener(String dataId, String group,?long?timeoutMs, Listener listener)throws?NacosException?{String content = getConfig(dataId, group, timeoutMs);worker.addTenantListenersWithContent(dataId, group, content, Arrays.asList(listener));return?content;
}

注冊監聽

客戶端注冊監聽，先從cacheMap中拿到dataId對應的CacheData對象。

public?void?addTenantListenersWithContent(String dataId, String group, String content,List<? extends Listener> listeners)?throws?NacosException?{group = blank2defaultGroup(group);String tenant = agent.getTenant();// 1、獲取dataId對應的CacheData，如沒有則向服務端發起長輪詢請求獲取配置CacheData cache = addCacheDataIfAbsent(dataId, group, tenant);synchronized?(cache) {// 2、注冊對dataId的數據變更監聽cache.setContent(content);for?(Listener listener : listeners) {cache.addListener(listener);}cache.setSyncWithServer(false);agent.notifyListenConfig();}
}

如沒有則向服務端發起長輪詢請求獲取配置，默認的Timeout時間為30s，并把返回的配置數據回填至CacheData對象的content字段，同時用content生成MD5值；再通過addListener()注冊監聽器。

CacheData也是個出場頻率非常高的一個類，我們看到除了dataId、group、tenant、content這些相關的基礎屬性，還有幾個比較重要的屬性如：listeners、md5(content真實配置數據計算出來的md5值)，以及注冊監聽、數據比對、服務端數據變更通知操作都在這里。

其中listeners是對dataId所注冊的所有監聽器集合，其中的ManagerListenerWrap對象除了持有Listener監聽類，還有一個lastCallMd5字段，這個屬性很關鍵，它是判斷服務端數據是否更變的重要條件。

在添加監聽的同時會將CacheData對象當前最新的md5值賦值給ManagerListenerWrap對象的lastCallMd5屬性。

public?void?addListener(Listener listener)?{ManagerListenerWrap wrap =(listener?instanceof?AbstractConfigChangeListener) ??new?ManagerListenerWrap(listener, md5, content):?new?ManagerListenerWrap(listener, md5);
}

看到這對dataId監聽設置就完事了？我們發現所有操作都圍著cacheMap結構中的CacheData對象，那么大膽猜測下一定會有專門的任務來處理這個數據結構。

變更通知

客戶端又是如何感知服務端數據已變更呢？

我們還是從頭看，NacosConfigService類的構造器中初始化了一個ClientWorker，而在ClientWorker類的構造器中又啟動了一個線程池來輪詢cacheMap。

而在executeConfigListen()方法中有這么一段邏輯，檢查cacheMap中dataId的CacheData對象內，MD5字段與注冊的監聽listener內的lastCallMd5值，不相同表示配置數據變更則觸發safeNotifyListener方法，發送數據變更通知。

void?checkListenerMd5()?{for?(ManagerListenerWrap wrap : listeners) {if?(!md5.equals(wrap.lastCallMd5)) {safeNotifyListener(dataId, group, content, type, md5, encryptedDataKey, wrap);}}
}

safeNotifyListener()方法單獨起線程，向所有對dataId注冊過監聽的客戶端推送變更后的數據內容。

客戶端接收通知，直接實現receiveConfigInfo()方法接收回調數據，處理自身業務就可以了。

configService.addListener(dataId, group,?new?Listener() {@Overridepublic?void?receiveConfigInfo(String configInfo)?{System.out.println("receive:"?+ configInfo);}@Overridepublic?Executor?getExecutor()?{return?null;}
});

為了理解更直觀我用測試demo演示下，獲取服務端配置并設置監聽，每當服務端配置數據變化，客戶端監聽都會收到通知，一起看下效果。

public?static?void?main(String[] args)?throws?NacosException, InterruptedException?{String serverAddr =?"localhost";String dataId =?"test";String group =?"DEFAULT_GROUP";Properties properties =?new?Properties();properties.put("serverAddr", serverAddr);ConfigService configService = NacosFactory.createConfigService(properties);String content = configService.getConfig(dataId, group,?5000);System.out.println(content);configService.addListener(dataId, group,?new?Listener() {@Overridepublic?void?receiveConfigInfo(String configInfo)?{System.out.println("數據變更 receive:"?+ configInfo);}@Overridepublic?Executor?getExecutor()?{returnnull;}});boolean?isPublishOk = configService.publishConfig(dataId, group,?"我是新配置內容～");System.out.println(isPublishOk);Thread.sleep(3000);content = configService.getConfig(dataId, group,?5000);System.out.println(content);
}

結果和預想的一樣，當向服務端publishConfig數據變化后，客戶端可以立即感知，愣是用主動拉pull模式做出了服務端實時推送的效果。

數據變更 receive:我是新配置內容～
true
我是新配置內容～

服務端源碼分析

Nacos配置中心的服務端源碼主要在nacos-config項目的ConfigController類，服務端的邏輯要比客戶端稍復雜一些，這里我們重點看下。

處理長輪詢

服務端對外提供的監聽接口地址/v1/cs/configs/listener，這個方法內容不多，順著doPollingConfig往下看。

服務端根據請求header中的Long-Pulling-Timeout屬性來區分請求是長輪詢還是短輪詢，這里咱們只關注長輪詢部分，接著看LongPollingService（記住這個service很關鍵）類中的addLongPollingClient()方法是如何處理客戶端的長輪詢請求的。

正常客戶端默認設置的請求超時時間是30s，但這里我們發現服務端“偷偷”的給減掉了500ms，現在超時時間只剩下了29.5s，那為什么要這樣做呢？

用官方的解釋之所以要提前500ms響應請求，為了最大程度上保證客戶端不會因為網絡延時造成超時，考慮到請求可能在負載均衡時會耗費一些時間，畢竟Nacos最初就是按照阿里自身業務體量設計的嘛！

此時對客戶端提交上來的groupkey的MD5與服務端當前的MD5比對，如md5值不同，則說明服務端的配置項發生過變更，直接將該groupkey放入changedGroupKeys集合并返回給客戶端。

MD5Util.compareMd5(req, rsp, clientMd5Map)

如未發生變更，則將客戶端請求掛起，這個過程先創建一個名為ClientLongPolling的調度任務Runnable，并提交給scheduler定時線程池延后29.5s執行。

ConfigExecutor.executeLongPolling(new?ClientLongPolling(asyncContext, clientMd5Map, ip, probeRequestSize, timeout, appName, tag));

這里每個長輪詢任務攜帶了一個asyncContext對象，使得每個請求可以延遲響應，等延時到達或者配置有變更之后,調用asyncContext.complete()響應完成。

“
asyncContext 為 Servlet 3.0新增的特性，異步處理，使Servlet線程不再需要一直阻塞，等待業務處理完畢才輸出響應；可以先釋放容器分配給請求的線程與相關資源，減輕系統負擔，其響應將被延后，在處理完業務或者運算后再對客戶端進行響應。

ClientLongPolling任務被提交進入延遲線程池執行的同時，服務端會通過一個allSubs隊列保存所有正在被掛起的客戶端長輪詢請求任務，這個是客戶端注冊監聽的過程。

如延時期間客戶端據數一直未變化，延時時間到達后將本次長輪詢任務從allSubs隊列剔除，并響應請求response，這是取消監聽。收到響應后客戶端再次發起長輪詢，循環往復。

處理長輪詢

到這我們知道服務端是如何掛起客戶端長輪詢請求的，一旦請求在掛起期間，用戶通過管理平臺操作了配置項，或者服務端收到了來自其他客戶端節點修改配置的請求。

怎么能讓對應已掛起的任務立即取消，并且及時通知客戶端數據發生了變更呢？

數據變更

管理平臺或者客戶端更改配置項接位置ConfigController中的publishConfig方法。

值得注意得是，在publishConfig接口中有這么一段邏輯，某個dataId配置數據被修改時會觸發一個數據變更事件Event。

ConfigChangePublisher.notifyConfigChange(new?ConfigDataChangeEvent(false, dataId, group, tenant, time.getTime()));

仔細看LongPollingService會發現在它的構造方法中，正好訂閱了數據變更事件，并在事件觸發時執行一個數據變更調度任務DataChangeTask。

訂閱數據變更事件

DataChangeTask內的主要邏輯就是遍歷allSubs隊列，上邊我們知道，這個隊列中維護的是所有客戶端的長輪詢請求任務，從這些任務中找到包含當前發生變更的groupkey的ClientLongPolling任務，以此實現數據更變推送給客戶端，并從allSubs隊列中剔除此長輪詢任務。

DataChangeTask

而我們在看給客戶端響應response時，調用asyncContext.complete()結束了異步請求。

結束語

上邊只揭開了nacos配置中心的冰山一角，實際上還有非常多重要的技術細節都沒提及到，建議大家沒事看看源碼，源碼不需要通篇的看，只要抓住核心部分就夠了。就比如今天這個題目以前我真沒太在意，突然被問一下子吃不準了，果斷看下源碼，而且這樣記憶比較深刻（別人嚼碎了喂你的知識總是比自己咀嚼的差那么點意思）。

nacos的源碼我個人覺得還是比較樸素的，代碼并沒有過多炫技，看起來相對輕松。大家不要對看源碼有什么抵觸，它也不過是別人寫的業務代碼而已，just so so!