【Nacos架构 原理】内核设计之Nacos寻址机制

前提

对于集群模式，集群内的每个Nacos成员都需要相互通信。因此这就带来一个问题，该以何种方式去管理集群内部的Nacos成员节点信息，即Nacos内部的寻址机制。

设计

要能够感知到节点的变更情况：节点是增加了还是减少了；当前最新的成员列表信息是什么；以何种方式去管理成员列表信息；如何快速的支持新的、更优秀的成员列表管理模式等等。
针对上述需求点，我们抽象出了一个 MemberLookup 接口，具体设计如下：

public interface MemberLookup {
    
    /**
     * start.
     *
     * @throws NacosException NacosException
     */
    void start() throws NacosException;
    
    /**
     * Inject the ServerMemberManager property.
     *
     * @param memberManager {@link ServerMemberManager}
     */
    void injectMemberManager(ServerMemberManager memberManager);
    
    /**
     * The addressing pattern finds cluster nodes.
     *
     * @param members {@link Collection}
     */
    void afterLookup(Collection<Member> members);
    
    /**
     * Addressing mode closed.
     *
     * @throws NacosException NacosException
     */
    void destroy() throws NacosException;
}

（ServerMemberManager 存储着本节点所知道的所有成员节点列表信息，提供了针对成员节点的增删改查操作，同时维护了一个 MemberLookup 列表，方便进行动态切换成员节点寻址方式。）

可以看到，MemberLookup 接口非常简单，核心接口就两个—— injectMemberManager 以及 afterLookup ，前者用于将 ServerMemberManager 注入到 MemberLookup 中，方便利用 ServerMemberManager 的存储、查询能力，后者 afterLookup 则是一个事件接口，当 MemberLookup 需要进行成员节点信息更新时，会将当前最新的成员节点列表信息通过该函数进行通知给 ServerMemberManager，具体的节点管理方式，则是隐藏到具体的 MemberLookup 实现中。

内部实现

单机寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.StandaloneMemberLookup
单机模式的寻址模式很简单，其实就是找到自己的IP:PORT组合信息，然后格式化为一个节点信息，调用afterLookup 然后将信息存储到 ServerMemberManager 中。

public class StandaloneMemberLookup extends AbstractMemberLookup {
    
    @Override
    public void start() {
        if (start.compareAndSet(false, true)) {
            String url = InetUtils.getSelfIp() + ":" + ApplicationUtils.getPort();
            afterLookup(MemberUtils.readServerConf(Collections.singletonList(url)));
        }
    }
}

文件寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.FileConfigMemberLookup
文件寻址模式是 Nacos 集群模式下的默认寻址实现。文件寻址模式很简单，其实就是每个 Nacos 节点需要维护一个叫做 cluster.conf 的文件，如下;

192.168.16.101:8847
192.168.16.102
192.168.16.103

该文件默认只需要填写每个成员节点的 IP 信息即可，端口会自动选择 Nacos 的默认端口 8848，如果说有特殊需求更改了 Nacos 的端口信息，则需要在该文件将该节点的完整网路地址信息补充完整（IP:PORT）
当 Nacos节点启动时，会读取该文件的内容，然后将文件内的 IP 解析为节点列表，调用 afterLookup 存入ServerMemberManager 。

private void readClusterConfFromDisk() {
    Collection<Member> tmpMembers = new ArrayList<>();
    try {
        List<String> tmp = ApplicationUtils.readClusterConf();
        tmpMembers = MemberUtils.readServerConf(tmp);
    } catch (Throwable e) {
        Loggers.CLUSTER
                    .error("nacos-XXXX [serverlist] failed to get serverlist from disk!, error : {}", e.getMessage());
    }
     afterLookup(tmpMembers);
}

如果发现集群扩缩容，那么就需要修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件，然后 Nacos 内部的文件变动监听中心会自动发现文件修改，重新读取文件内容、加载 IP 列表信息、更新新增的节点。

private FileWatcher watcher = new FileWatcher() {
    @Override
    public void onChange(FileChangeEvent event) {
        readClusterConfFromDisk();
    }
        
    @Override
    public boolean interest(String context) {
        return StringUtils.contains(context, "cluster.conf");
    }
};

public void start() throws NacosException {
    if (start.compareAndSet(false, true)) {
        readClusterConfFromDisk();
            
        // Use the inotify mechanism to monitor file changes and automatically
        // trigger the reading of cluster.conf
        try {
            WatchFileCenter.registerWatcher(ApplicationUtils.getConfFilePath(), watcher);
        } catch (Throwable e) {
            Loggers.CLUSTER.error("An exception occurred in the launch file monitor : {}", e.getMessage());
        }
    }
}

默认寻址模式有一个缺点——运维成本较大，可以想象下，当你新增一个 Nacos 节点时，需要去手动修改每个 Nacos 节点下的 cluster.conf 文件，这是多么辛苦的一件工作，或者稍微高端一点，利用 ansible 等自动化部署的工具去推送 cluster.conf 文件去代替自己的手动操作，虽然说省去了较为繁琐的人工操作步骤，但是仍旧存在一个问题——每一个 Nacos 节点都存在一份 cluster.conf 文件，如果其中一个节点的 cluster.conf 文件修改失败，就造成了集群间成员节点列表数据的不一致性，因此，又引申出了新的寻址模式——地址服务器寻址模式。

地址服务器寻址

com.alibaba.nacos.core.cluster.lookup.AddressServerMemberLookup
地址服务器寻址模式是 Nacos 官方推荐的一种集群成员节点信息管理，该模式利用了一个简易的 web 服务器，用于管理 cluster.conf 文件的内容信息，这样，运维人员只需要管理这一份集群成员节点内容即可，而每个Nacos 成员节点，只需要向这个 web 节点定时请求当前最新的集群成员节点列表信息即可。

因此，通过地址服务器这种模式，大大简化了 Nacos 集群节点管理的成本，同时，地址服务器是一个非常简单的 web 程序，其程序的稳定性能够得到很好的保障。