分布式配置中心Apollo系列--概念及原理介绍

1、Apollo简介

Apollo(阿波罗)是携程框架部门研发的开源配置管理中心,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。

Apollo支持4个维度管理Key-Value格式的配置:

  1. application (应用)
  2. environment (环境)
  3. cluster (集群)
  4. namespace (命名空间)

同时,Apollo基于开源模式开发,开源地址:https://github.com/ctripcorp/apollo

 

2、Why Apollo

Apollo从设计之初就立志于成为一个有治理能力的配置发布平台,目前提供了以下的特性:

  • 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zookeeper的地址等
    • 通过命名空间(namespace)可以很方便地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,从而可以方便地支持配置的回滚
  • 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,可以方便地追踪问题
  • 客户端配置信息监控
    • 可以在界面上方便地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应用也可以方便地使用
  • 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,不会对配置的修改做过多限制,只要符合基本的格式就能保存,不会针对不同的配置值进行针对性的校验,如数据库用户名、密码,Redis服务地址等
    • 对于这类应用配置,Apollo支持应用方通过开放平台API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

 

3、Apollo基础模型

如下即是Apollo的基础模型:

  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

 

 

4、总体设计

 

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

 

5、客户端设计.

 

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。
  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。
  1. 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
  2. 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
  1. 应用程序从Apollo客户端获取最新的配置、订阅配置更新通知

 

5.1 配置更新推送实现:

 

前面提到了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。

长连接实际上我们是通过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,在服务端我们使用了async servlet(Spring DeferredResult)来服务Http Long Polling请求。

 

6、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

 

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

 

 

 

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