携程Apollo配置中心的架构

The Architecture of Ctrip Apollo Configuration Centre

Posted by     "杨波" on Thursday, July 5, 2018

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一、介绍

Apollo(阿波罗)[参考附录1]是携程框架部研发并开源的一款生产级的配置中心产品,它能够集中管理应用在不同环境、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。

Apollo目前在国内开发者社区比较热,在Github上有超过5k颗星,在国内众多互联网公司有落地案例,可以说Apollo是目前配置中心产品领域Number1的产品,其成熟度和企业级特性要远远强于Spring Cloud体系中的Spring Cloud Config产品。

Apollo采用分布式微服务架构,它的架构有一点复杂,Apollo的作者宋顺虽然给出了一个架构图,但是如果没有一定的分布式微服务架构基础的话,则普通的开发人员甚至是架构师也很难一下子理解。为了让大家更好的理解Apollo的架构设计,我花了一点时间把Apollo的架构按我的方式重新剖析了一把。只有完全理解了Apollo的架构,大家才能在生产实践中更好的部署和使用Apollo。另外,通过学习Apollo的架构,大家可以深入理解微服务架构的一些基本原理。

二、架构和模块

下图是Apollo的作者宋顺给出的架构图:

apollo architecture by songsun Apollo架构图by宋顺

如果没有足够的分布式微服务架构的基础,对携程的一些框架产品(比如Software Load Balancer(SLB))不了解的话,那么这个架构图第一眼看是不太好理解的(其实我第一次看到这个架构也没有看明白)。在这里我们先放一下,等我后面把这个架构再重新剖析一把以后,大家再回过头来看这个架构就容易理解了。

下面是Apollo的七个模块,其中四个模块是和功能相关的核心模块,另外三个模块是辅助服务发现的模块:

四个核心模块及其主要功能

  1. ConfigService
    • 提供配置获取接口
    • 提供配置推送接口
    • 服务于Apollo客户端
  2. AdminService
    • 提供配置管理接口
    • 提供配置修改发布接口
    • 服务于管理界面Portal
  3. Client
    • 为应用获取配置,支持实时更新
    • 通过MetaServer获取ConfigService的服务列表
    • 使用客户端软负载SLB方式调用ConfigService
  4. Portal
    • 配置管理界面
    • 通过MetaServer获取AdminService的服务列表
    • 使用客户端软负载SLB方式调用AdminService

三个辅助服务发现模块

  1. Eureka
    • 用于服务发现和注册
    • Config/AdminService注册实例并定期报心跳
    • 和ConfigService住在一起部署
  2. MetaServer
    • Portal通过域名访问MetaServer获取AdminService的地址列表
    • Client通过域名访问MetaServer获取ConfigService的地址列表
    • 相当于一个Eureka Proxy
    • 逻辑角色,和ConfigService住在一起部署
  3. NginxLB
    • 和域名系统配合,协助Portal访问MetaServer获取AdminService地址列表
    • 和域名系统配合,协助Client访问MetaServer获取ConfigService地址列表
    • 和域名系统配合,协助用户访问Portal进行配置管理

三、架构剖析

Apollo架构V1

如果不考虑分布式微服务架构中的服务发现问题,Apollo的最简架构如下图所示:

apollo arch v1 Apollo V1架构by波波

要点:

  1. ConfigService是一个独立的微服务,服务于Client进行配置获取。
  2. Client和ConfigService保持长连接,通过一种推拉结合(push & pull)的模式,在实现配置实时更新的同时,保证配置更新不丢失。
  3. AdminService是一个独立的微服务,服务于Portal进行配置管理。Portal通过调用AdminService进行配置管理和发布。
  4. ConfigService和AdminService共享ConfigDB,ConfigDB中存放项目在某个环境中的配置信息。ConfigService/AdminService/ConfigDB三者在每个环境(DEV/FAT/UAT/PRO)中都要部署一份。
  5. Protal有一个独立的PortalDB,存放用户权限、项目和配置的元数据信息。Protal只需部署一份,它可以管理多套环境。

Apollo架构V2

为了保证高可用,ConfigService和AdminService都是无状态以集群方式部署的,这个时候就存在一个服务发现问题:Client怎么找到ConfigService?Portal怎么找到AdminService?为了解决这个问题,Apollo在其架构中引入了Eureka服务注册中心组件,实现微服务间的服务注册和发现,更新后的架构如下图所示:

apollo arch v2 Apollo V2架构by波波

要点: 1. Config/AdminService启动后都会注册到Eureka服务注册中心,并定期发送保活心跳。 2. Eureka采用集群方式部署,使用分布式一致性协议保证每个实例的状态最终一致。

Apollo架构V3

我们知道Eureka是自带服务发现的Java客户端的,如果Apollo只支持Java客户端接入,不支持其它语言客户端接入的话,那么Client和Portal只需要引入Eureka的Java客户端,就可以实现服务发现功能。发现目标服务后,通过客户端软负载(SLB,例如Ribbon)就可以路由到目标服务实例。这是一个经典的微服务架构,基于Eureka实现服务注册发现+客户端Ribbon配合实现软路由,如下图所示:

apollo arch v3 Apollo V3架构by波波

Apollo架构V4

在携程,应用场景不仅有Java,还有很多遗留的.Net应用。Apollo的作者也考虑到开源到社区以后,很多客户应用是非Java的。但是Eureka(包括Ribbon软负载)原生仅支持Java客户端,如果要为多语言开发Eureka/Ribbon客户端,这个工作量很大也不可控。为此,Apollo的作者引入了MetaServer这个角色,它其实是一个Eureka的Proxy,将Eureka的服务发现接口以更简单明确的HTTP接口的形式暴露出来,方便Client/Protal通过简单的HTTPClient就可以查询到Config/AdminService的地址列表。获取到服务实例地址列表之后,再以简单的客户端软负载(Client SLB)策略路由定位到目标实例,并发起调用。

现在还有一个问题,MetaServer本身也是无状态以集群方式部署的,那么Client/Protal该如何发现MetaServer呢?一种传统的做法是借助硬件或者软件负载均衡器,例如在携程采用的是扩展后的NginxLB(也称Software Load Balancer),由运维为MetaServer集群配置一个域名,指向NginxLB集群,NginxLB再对MetaServer进行负载均衡和流量转发。Client/Portal通过域名+NginxLB间接访问MetaServer集群。

引入MetaServer和NginxLB之后的架构如下图所示:

apollo arch v4 Apollo V4架构by波波

Apollo架构V5

V4版本已经是比较完整的Apollo架构全貌,现在还剩下最后一个环节:Portal也是无状态以集群方式部署的,用户如何发现和访问Portal?答案也是简单的传统做法,用户通过域名+NginxLB间接访问Portal集群。

所以V5版本是包括用户端的最终的Apollo架构全貌,如下图所示:

apollo arch v5 Apollo V5架构by波波

四、结论

  1. 经过我在第三部分的剖析之后,相信大家对Apollo的微服务架构会有更清晰的认识,作为一个思考题,大家再回头看一下第二部分宋顺给出的架构图,现在是否能够理解?它和波波的架构是如何对应的?提示一下,宋顺的视角是一个从上往下的俯视视角,而我的是一个侧面视角。
  2. ConfgService/AdminService/Client/Portal是Apollo的四个核心微服务模块,相互协作完成配置中心业务功能,Eureka/MetaServer/NginxLB是辅助微服务之间进行服务发现的模块。
  3. Apollo采用微服务架构设计,架构和部署都有一些复杂,但是每个服务职责单一,易于扩展。另外,Apollo只需要一套Portal就可以集中管理多套环境(DEV/FAT/UAT/PRO)中的配置,这个是它的架构的一大亮点。。
  4. 服务发现是微服务架构的基础,在Apollo的微服务架构中,既采用Eureka注册中心式的服务发现,也采用NginxLB集中Proxy式的服务发现。
  5. 波波近期和极客时间合作,推出《微服务架构实践160讲》课程,对微服务8大基础组件的架构和实践进行全面系统的剖析,其中第二个模块课程会专注剖析Apollo配置中心的架构和实践,欢迎大家关注。

五、附录

  1. https://github.com/ctripcorp/apollo

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