配置中心发展背景
随着程序功能的日益复杂，程序的配置日益增多：
各种功能的开关、参数的配置、服务器的地址……
对程序配置的期望值也越来越高：
配置修改后实时生效，灰度发布，分环境、分集群管理配置，完善的权限、审核机制……
在这样的大环境下，传统的通过配置文件、数据库等方式已经越来越无法满足开发人员对配置管理的需求。
本篇主要围绕 Apollo分布式配置中心 这一主流组件展开讨论。
一、Apollo 总体设计
1.1 Apollo 总体设计图
Apollo总体设计
上图简要描述了Apollo的总体设计，自下而上看：
- 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，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
1.2 各模块简介
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
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
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
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）
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
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
二、Apollo客户端设计
Apollo客户端设计
上图简要描述了Apollo客户端的实现原理：
- 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）
- 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。
- 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
- 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
- 应用程序从Apollo客户端获取最新的配置、订阅配置更新通知
三、配置更新推送实现
3.1 配置发送后的实时推送设计
配置发布后的实时推送设计
上图简要描述了配置发布的大致过程：
- 用户在Portal操作配置发布
- Portal调用Admin Service的接口操作发布
- Admin Service发布配置后，发送ReleaseMessage给各个Config Service
- Config Service收到ReleaseMessage后，通知对应的客户端
之前提到了Apollo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。长连接实际上是通过Http Long Polling实现的，具体而言：
- 客户端发起一个Http请求到服务端
- 服务端会保持住这个连接60秒
- 如果在60秒内有客户端关心的配置变化，被保持住的客户端请求会立即返回，并告知客户端有配置变化的namespace信息，客户端会据此拉取对应namespace的最新配置
- 如果在60秒内没有客户端关心的配置变化，那么会返回Http状态码304给客户端
- 客户端在收到服务端请求后会立即重新发起连接，回到第一步
考虑到会有数万客户端向服务端发起长连，在服务端使用了async servlet(Spring DeferredResult)来服务Http Long Polling请求。
注：DeferredResult可以允许容器线程快速释放以便接受更多的请求提升吞吐量，让真正的业务逻辑在其他的工作线程中完成。
3.2 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，Apollo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：
- 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
- 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
- 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
- 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：
发送ReleaseMessage的实现方式
3.3 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：
- 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
- NotificationControllerV2不会立即返回结果，而是通过Spring DeferredResult把请求挂起
- 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。
四、可用性考虑
配置中心作为基础服务，可用性要求非常高，下面的表格描述了不同场景下Apollo的可用性：
| 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。 | |
| 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 |
以上内容参考自Apollo GitHub，更多详细内容请参照官方介绍。
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