Apollo配置中心原理简介

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？