1Apollo 介绍 · SpringCloud微服务实战 · 看云

导航

Apollo（阿波罗）https://github.com/ctripcorp/apollo 是携程框架部门研发的分布式配置中心，能够集中化管理应用不同环境、不同集群的配置，配置修改后能够实时推送到应用端，并且具备规范的权限、流程治理等特性，适用于微服务配置管理场景。

本次使用的版本是1.5.1，其他版本请直接参照官网

1. Apollo 特点

  • 统一管理不同环境、不同集群的配置

    • Apollo提供了一个统一界面集中式管理不同环境（environment）、不同集群（cluster）、不同命名空间（namespace）的配置。
    • 同一份代码部署在不同的集群，可以有不同的配置，比如zk的地址等
    • 通过命名空间（namespace）可以很方便的支持多个不同应用共享同一份配置，同时还允许应用对共享的配置进行覆盖
    • 配置界面支持多语言（中文，English）

  • 配置修改实时生效（热发布）

    • 用户在Apollo修改完配置并发布后，客户端能实时（1秒）接收到最新的配置，并通知到应用程序。

  • 版本发布管理

    • 所有的配置发布都有版本概念，从而可以方便的支持配置的回滚。

  • 灰度发布

    • 支持配置的灰度发布，比如点了发布后，只对部分应用实例生效，等观察一段时间没问题后再推给所有应用实例。

  • 权限管理、发布审核、操作审计

    • 应用和配置的管理都有完善的权限管理机制，对配置的管理还分为了编辑和发布两个环节，从而减少人为的错误。
    • 所有的操作都有审计日志，可以方便的追踪问题。

  • 客户端配置信息监控

    • 可以方便的看到配置在被哪些实例使用

  • 提供Java和.Net原生客户端

    • 提供了Java和.Net的原生客户端，方便应用集成
    • 支持Spring Placeholder，Annotation和Spring Boot的ConfigurationProperties，方便应用使用（需要Spring 3.1.1+）
    • 同时提供了Http接口，非Java和.Net应用也可以方便的使用

  • 提供开放平台API

    • Apollo自身提供了比较完善的统一配置管理界面，支持多环境、多数据中心配置管理、权限、流程治理等特性。
    • 不过Apollo出于通用性考虑，对配置的修改不会做过多限制，只要符合基本的格式就能够保存。
    • 在我们的调研中发现，对于有些使用方，它们的配置可能会有比较复杂的格式，如xml, json，需要对格式做校验。
    • 还有一些使用方如DAL，不仅有特定的格式，而且对输入的值也需要进行校验后方可保存，如检查数据库、用户名和密码是否匹配。
    • 对于这类应用，Apollo支持应用方通过开放接口在Apollo进行配置的修改和发布，并且具备完善的授权和权限控制

  • 部署简单

    • 配置中心作为基础服务，可用性要求非常高，这就要求Apollo对外部依赖尽可能地少
    • 目前唯一的外部依赖是MySQL，所以部署非常简单，只要安装好Java和MySQL就可以让Apollo跑起来
    • Apollo还提供了打包脚本，一键就可以生成所有需要的安装包，并且支持自定义运行时参数

2. 基础模型

  1. 用户在配置中心对配置进行修改并发布
  2. 配置中心通知Apollo客户端有配置更新
  3. Apollo客户端从配置中心拉取最新的配置、更新本地配置并通知到应用
    bb37c2ae86fc72f53336fd2d661e54d5_MD5.webp

3. 架构模块

0af24ccc01c3d996168a92ac725d2a3d_MD5.webp

上图简要描述了Apollo的总体设计，我们可以从下往上看：

  • Config Service提供配置的读取、推送等功能，服务对象是Apollo客户端
  • Admin Service提供配置的修改、发布等功能，服务对象是Apollo Portal（管理界面）
  • Config Service和Admin Service都是多实例、无状态部署，所以需要将自己注册到Eureka中并保持心跳
  • 在Eureka之上我们架了一层Meta Server用于封装Eureka的服务发现接口
  • Client通过域名访问Meta Server获取Config Service服务列表（IP+Port），而后直接通过IP+Port访问服务，同时在Client侧会做load balance、错误重试
  • Portal通过域名访问Meta Server获取Admin Service服务列表（IP+Port），而后直接通过IP+Port访问服务，同时在Portal侧会做load balance、错误重试
  • 为了简化部署，我们实际上会把Config Service、Eureka和Meta Server三个逻辑角色部署在同一个JVM进程中

4. 主要模块概要介绍

4.1 Config Service

  • 提供配置获取接口
  • 提供配置更新推送接口（基于Http long polling）
    • 服务端使用Spring DeferredResult实现异步化，从而大大增加长连接数量
    • 目前使用的tomcat embed默认配置是最多10000个连接（可以调整），使用了4C8G的虚拟机实测可以支撑10000个连接，所以满足需求（一个应用实例只会发起一个长连接）。
  • 接口服务对象为Apollo客户端

4.2 Admin Service

  • 提供配置管理接口
  • 提供配置修改、发布等接口
  • 接口服务对象为Portal

4.3 Meta Server

  • Portal通过域名访问Meta Server获取Admin Service服务列表（IP+Port）
  • Client通过域名访问Meta Server获取Config Service服务列表（IP+Port）
  • Meta Server从Eureka获取Config Service和Admin Service的服务信息，相当于是一个Eureka Client
  • 增设一个Meta Server的角色主要是为了封装服务发现的细节，对Portal和Client而言，永远通过一个Http接口获取Admin Service和Config Service的服务信息，而不需要关心背后实际的服务注册和发现组件
  • Meta Server只是一个逻辑角色，在部署时和Config Service是在一个JVM进程中的，所以IP、端口和Config Service一致

4.4 Eureka

  • 基于Eureka和Spring Cloud Netflix提供服务注册和发现
  • Config Service和Admin Service会向Eureka注册服务，并保持心跳
  • 为了简单起见，目前Eureka在部署时和Config Service是在一个JVM进程中的（通过Spring Cloud Netflix）

4.5 Portal

  • 提供Web界面供用户管理配置
  • 通过Meta Server获取Admin Service服务列表（IP+Port），通过IP+Port访问服务
  • 在Portal侧做load balance、错误重试

4.6 Client

  • Apollo提供的客户端程序，为应用提供配置获取、实时更新等功能
  • 通过Meta Server获取Config Service服务列表（IP+Port），通过IP+Port访问服务
  • 在Client侧做load balance、错误重试

5. E-R Diagram

5.1 主体E-R Diagram

65a05ae8bcf9c4ec73d0d425a0fa7213_MD5.png

  • App
    • App信息
  • AppNamespace
    • App下Namespace的元信息
  • Cluster
    • 集群信息
  • Namespace
    • 集群下的namespace
  • Item
    • Namespace的配置，每个Item是一个key, value组合
  • Release
    • Namespace发布的配置，每个发布包含发布时该Namespace的所有配置
  • Commit
    • Namespace下的配置更改记录
  • Audit
    • 审计信息，记录用户在何时使用何种方式操作了哪个实体。

5.2 权限相关E-R Diagram

8e93da09b760a52c12d143442a526a63_MD5.png

  • User
    • Apollo portal用户
  • UserRole
    • 用户和角色的关系
  • Role
    • 角色
  • RolePermission
    • 角色和权限的关系
  • Permission
    • 权限
    • 对应到具体的实体资源和操作，如修改NamespaceA的配置，发布NamespaceB的配置等。
  • Consumer
    • 第三方应用
  • ConsumerToken
    • 发给第三方应用的token
  • ConsumerRole
    • 第三方应用和角色的关系
  • ConsumerAudit
    • 第三方应用访问审计

6. 服务端设计

6.1 配置发布后的实时推送设计

在配置中心中，一个重要的功能就是配置发布后实时推送到客户端。下面我们简要看一下这块是怎么设计实现的。
0c9c7d26787312e0f48509eaef76ed7d_MD5.png

上图简要描述了配置发布的大致过程：

  1. 用户在Portal操作配置发布
  2. Portal调用Admin Service的接口操作发布
  3. Admin Service发布配置后，发送ReleaseMessage给各个Config Service
  4. Config Service收到ReleaseMessage后，通知对应的客户端

6.2 发送ReleaseMessage的实现方式

Admin Service在配置发布后，需要通知所有的Config Service有配置发布，从而Config Service可以通知对应的客户端来拉取最新的配置。

从概念上来看，这是一个典型的消息使用场景，Admin Service作为producer发出消息，各个Config Service作为consumer消费消息。通过一个消息组件（Message Queue）就能很好的实现Admin Service和Config Service的解耦。

在实现上，考虑到Apollo的实际使用场景，以及为了尽可能减少外部依赖，我们没有采用外部的消息中间件，而是通过数据库实现了一个简单的消息队列。

实现方式如下：

  1. Admin Service在配置发布后会往ReleaseMessage表插入一条消息记录，消息内容就是配置发布的AppId+Cluster+Namespace，参见DatabaseMessageSender
  2. Config Service有一个线程会每秒扫描一次ReleaseMessage表，看看是否有新的消息记录，参见ReleaseMessageScanner
  3. Config Service如果发现有新的消息记录，那么就会通知到所有的消息监听器（ReleaseMessageListener），如NotificationControllerV2，消息监听器的注册过程参见ConfigServiceAutoConfiguration
  4. NotificationControllerV2得到配置发布的AppId+Cluster+Namespace后，会通知对应的客户端

示意图如下：
bd5671b6852a35f4cc5811f89c707aea_MD5.png

6.3 Config Service通知客户端的实现方式

上一节中简要描述了NotificationControllerV2是如何得知有配置发布的，那NotificationControllerV2在得知有配置发布后是如何通知到客户端的呢？

实现方式如下：

  1. 客户端会发起一个Http请求到Config Service的notifications/v2接口，也就是NotificationControllerV2，参见RemoteConfigLongPollService
  2. NotificationControllerV2不会立即返回结果，而是通过Spring DeferredResult把请求挂起
  3. 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
  4. 如果有该客户端关心的配置发布，NotificationControllerV2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。

7. 客户端设计

7b412544e7433d6fab6c31fd0d66b342_MD5.png

上图简要描述了Apollo客户端的实现原理：

  1. 客户端和服务端保持了一个长连接，从而能第一时间获得配置更新的推送。（通过Http Long Polling实现）
  2. 客户端还会定时从Apollo配置中心服务端拉取应用的最新配置。
    • 这是一个fallback机制，为了防止推送机制失效导致配置不更新
    • 客户端定时拉取会上报本地版本，所以一般情况下，对于定时拉取的操作，服务端都会返回304 - Not Modified
    • 定时频率默认为每5分钟拉取一次，客户端也可以通过在运行时指定System Property:apollo.refreshInterval来覆盖，单位为分钟。
  3. 客户端从Apollo配置中心服务端获取到应用的最新配置后，会保存在内存中
  4. 客户端会把从服务端获取到的配置在本地文件系统缓存一份
    • 在遇到服务不可用，或网络不通的时候，依然能从本地恢复配置
  5. 应用程序可以从Apollo客户端获取最新的配置、订阅配置更新通知

7.1 和Spring集成的原理

Apollo除了支持API方式获取配置，也支持和Spring/Spring Boot集成，集成原理简述如下。

Spring从3.1版本开始增加了ConfigurableEnvironment和PropertySource：

  • ConfigurableEnvironment
    • Spring的ApplicationContext会包含一个Environment（实现ConfigurableEnvironment接口）
    • ConfigurableEnvironment自身包含了很多个PropertySource
  • PropertySource
    • 属性源
    • 可以理解为很多个Key - Value的属性配置

在运行时的结构形如：
8ca3f82fd450658c76a84a8ef290a83e_MD5.png

需要注意的是，PropertySource之间是有优先级顺序的，如果有一个Key在多个property source中都存在，那么在前面的property source优先。

所以对上图的例子：

  • env.getProperty(“key1”) -> value1
  • env.getProperty(“key2”) -> value2
  • env.getProperty(“key3”) -> value4

在理解了上述原理后，Apollo和Spring/Spring Boot集成的手段就呼之欲出了：在应用启动阶段，Apollo从远端获取配置，然后组装成PropertySource并插入到第一个即可，如下图所示：
8ad6d1b7e5c56cae93d48771be37b4ee_MD5.png

8. 可用性考虑

场景 影响 降级 原因
某台Config Service下线 无影响 Config Service无状态，客户端重连其它Config Service
所有Config Service下线 客户端无法读取最新配置，Portal无影响 客户端重启时，可以读取本地缓存配置文件。如果是新扩容的机器，可以从其它机器上获取已缓存的配置文件，具体信息可以参考Java客户端使用指南 - 1.2.3 本地缓存路径
某台Admin Service下线 无影响 Admin Service无状态，Portal重连其它Admin Service
所有Admin Service下线 客户端无影响，Portal无法更新配置
某台Portal下线 无影响 Portal域名通过SLB绑定多台服务器，重试后指向可用的服务器
全部Portal下线 客户端无影响，Portal无法更新配置
某个数据中心下线 无影响 多数据中心部署，数据完全同步，Meta Server/Portal域名通过SLB自动切换到其它存活的数据中心
数据库宕机 客户端无影响，Portal无法更新配置 Config Service开启配置缓存后，对配置的读取不受数据库宕机影响

9. 监控相关

1.5.0 之后,apollo 支持以下工具的监控

  • CAT

  • SkyWalking

  • Prometheus