簡介：?Nacos2.0 作為一個(gè)跨代版本，徹底解決了 Nacos1.X 的性能問題，將性能提升了 10 倍。

作者：席翁

繼 Nacos 1.0 發(fā)布以來，Nacos 迅速被成千上萬家企業(yè)采用，并構(gòu)建起強(qiáng)大的生態(tài)。 但是隨著用戶深入使用，逐漸暴露一些性能問題，因此我們啟動(dòng)了 Nacos 2.0 的隔代產(chǎn)品設(shè)計(jì)，時(shí)隔半年我們終于將其全部實(shí)現(xiàn)，實(shí)測性能提升10倍，相信能滿足所有用戶的性能需求。下面由我代表社區(qū)為大家介紹一下這款跨代產(chǎn)品。

Nacos 簡介

Nacos 是一個(gè)更易于構(gòu)建云原生應(yīng)用的動(dòng)態(tài)服務(wù)發(fā)現(xiàn)、配置管理和服務(wù)管理平臺。它 孵化于 阿里巴巴，成長于十年雙十一的洪峰考驗(yàn)，沉淀了簡單易用、穩(wěn)定可靠、性能卓越的核心競爭力。

Nacos 2.0 架構(gòu)

全新2.0 架構(gòu)不僅將性能大幅提升10倍，而且內(nèi)核進(jìn)行了分層抽象，并且實(shí)現(xiàn)插件擴(kuò)展機(jī)制。

Nacos 2.0 架構(gòu)層次如下圖，它相比Nacos1.X的最主要變化是：

• 通信層統(tǒng)一到gRPC協(xié)議，同時(shí)完善了客戶端和服務(wù)端的流量控制和負(fù)載均衡能力，提升的整體吞吐。
• 將存儲和一致性模型做了充分抽象分層，架構(gòu)更簡單清晰，代碼更加健壯，性能更加強(qiáng)悍。
• 設(shè)計(jì)了可拓展的接口，提升了集成能力，如讓用戶擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)各自的安全機(jī)制。

Nacos2.0 服務(wù)發(fā)現(xiàn)升級一致性模型

Nacos2架構(gòu)下的服務(wù)發(fā)現(xiàn)，客戶端通過Grpc，發(fā)起注冊服務(wù)或訂閱服務(wù)的請求。服務(wù)端使用Client對象來記錄該客戶端使用Grpc連接發(fā)布了哪些服務(wù)，又訂閱了哪些服務(wù)，并將該Client進(jìn)行服務(wù)間同步。由于實(shí)際的使用習(xí)慣是服務(wù)到客戶端的映射，即服務(wù)下有哪些客戶端實(shí)例；因此2.0的服務(wù)端會通過構(gòu)建索引和元數(shù)據(jù)，快速生成類似1.X中的Service信息，并將Service的數(shù)據(jù)通過Grpc Stream進(jìn)行推送。

Nacos2.0 配置管理升級通信機(jī)制

配置管理之前用Http1.1的Keep Alive模式30s發(fā)一個(gè)心跳模擬長鏈接，協(xié)議難以理解，內(nèi)存消耗大，推送性能弱，因此2.0通過gRPC徹底解決這些問題，內(nèi)存消耗大量降低。

Nacos2.0 架構(gòu)優(yōu)勢

Nacos2.0大幅降低了資源消耗，提升吞吐性能，優(yōu)化客戶端和服務(wù)端交互，對用戶更加友好；雖然可觀測性略微下降，但是整體性價(jià)比非常高。

Nacos2.0 性能提升

由于Nacos由服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置管理兩大模塊構(gòu)成，業(yè)務(wù)模型略有差異，因此我們下面分別介紹一下具體壓測指標(biāo)。

Nacos2.0 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的性能提升

服務(wù)發(fā)現(xiàn)場景我們主要關(guān)注客戶端數(shù)，服務(wù)數(shù)實(shí)例數(shù)，及服務(wù)訂閱者數(shù)在大規(guī)模場景下，服務(wù)端在推送及穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的性能表現(xiàn)。同時(shí)還關(guān)注在有大量服務(wù)在進(jìn)行上下線時(shí)，系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

容量及穩(wěn)定狀態(tài)測試

該場景主要關(guān)注隨著服務(wù)規(guī)模和客戶端實(shí)例規(guī)模上漲，系統(tǒng)性能表現(xiàn)。

可以看到2.0.0版本在10W級客戶端規(guī)模下，能夠穩(wěn)定的支撐，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，CPU的損耗非常低。雖然在最初的大量注冊階段，由于存在瞬時(shí)的大量注冊和推送，因此有一定的推送超時(shí)，但是會在重試后推送成功，不會影響數(shù)據(jù)一致性。

反觀1.X版本，在10W、5W級客戶端下，服務(wù)端完全處于Full GC狀態(tài)，推送完全失敗，集群不可用；在2W客戶端規(guī)模下，雖然服務(wù)端運(yùn)行狀態(tài)正常，但由于心跳處理不及時(shí)，大量服務(wù)在摘除和注冊階段反復(fù)進(jìn)行，因此達(dá)不到穩(wěn)定狀態(tài)，CPU一直很高。1.2W客戶端規(guī)模下，可以穩(wěn)定運(yùn)行，但穩(wěn)態(tài)時(shí)CPU消耗是更大規(guī)模下2.0的3倍以上。

頻繁變更測試

該場景主要關(guān)注業(yè)務(wù)大規(guī)模發(fā)布，服務(wù)頻繁推送條件下，不同版本的吞吐和失敗率。

頻繁變更時(shí)，2.0和1.X在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，均能穩(wěn)定支撐，其中2.0由于不再有瞬時(shí)的推送風(fēng)暴，因此推送失敗率歸0，而1.X的UDP推送的不穩(wěn)定性導(dǎo)致了有極小部分推送出現(xiàn)了超時(shí)，需要重試推送。

Nacos2.0 配置管理的性能提升

由于配置是少寫多讀場景，所以瓶頸主要在單臺監(jiān)聽的客戶端數(shù)量以及配置的推送獲取上，因此配置管理的壓測性能主要集中于單臺服務(wù)端的連接數(shù)量以及大量推送的比較。

Nacos2.0 連接容量測試

該場景主要關(guān)注不同客戶端規(guī)模下的系統(tǒng)壓力。

Nacos2.0 最高單機(jī)能夠支撐4.2w個(gè)配置客戶端連接，在連接建立的階段，有大量訂閱請求需要處理，因此CPU消耗較高，但達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，CPU的消耗會變得很低。幾乎沒有消耗。

反觀Nacos1.X， 在客戶端6000時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)的CPU一直很高，且GC頻繁，主要原因是長輪訓(xùn)是通過hold請求來保持連接，每30s需要回一次 Response并且重新發(fā)起連接和請求。需要做大量的上下文切換，同時(shí)還需要持有所有Request 和 Response。當(dāng)規(guī)模達(dá)到1.2w客戶端時(shí)，已經(jīng)無法達(dá)到穩(wěn)態(tài)，所以無法支撐這個(gè)量級的客戶端數(shù)。

Nacos2.0 頻繁推送測試

該場景關(guān)注不同推送規(guī)模下的系統(tǒng)表現(xiàn)。

在頻繁變更的場景，兩個(gè)版本都處于6000個(gè)客戶端連接中。明顯可以發(fā)現(xiàn)2.0版本的性能損耗要遠(yuǎn)低于1.X版本。 在3000tps的推送場景下，優(yōu)化程度約優(yōu)化了3倍。

Nacos2.0 性能結(jié)論

針對服務(wù)發(fā)現(xiàn)場景，Nacos2.0能夠在10W級規(guī)模下，穩(wěn)定運(yùn)行；相比Nacos1.X版本的1.2W規(guī)模，提升約10倍。

針對配置管理場景，Nacos2.0單機(jī)最高能夠支撐4.2W個(gè)客戶端連接；相比Nacos1.X，提升了7倍。且推送時(shí)的性能明顯好于1.X。

Nacos生態(tài)及2.X后續(xù)規(guī)劃

隨著Nacos三年的發(fā)展，幾乎支持了所有開源的RPC框架和微服務(wù)生態(tài)，并且引領(lǐng)云原生微服務(wù)生態(tài)發(fā)展。

Nacos在整個(gè)微服務(wù)生態(tài)中非常核心的組件，它可以無縫和K8s服務(wù)發(fā)現(xiàn)體系互通，通過MCP/XDS協(xié)議與Istio通信將Nacos服務(wù)下發(fā)Sidecar；同樣也可以和CoreDNS聯(lián)合，將Nacos服務(wù)通過域名模式暴露給下游調(diào)用。

Nacos目前已經(jīng)和各類微服務(wù)RPC框架融合，進(jìn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)；另外可以協(xié)助高可用框架Sentinel進(jìn)行各類管理規(guī)則的控制和下發(fā)。

如果只使用RPC框架，有時(shí)候并不足夠簡單，因?yàn)椴糠諶PC框架比如Grpc和Thrift，還需要自行啟動(dòng)Server并告知client該調(diào)用哪個(gè)IP。 這時(shí)候就需要和應(yīng)用框架進(jìn)行融合，比如SCA、Dapr等；當(dāng)然也可以通過Envoy Sidecar來進(jìn)行流量控制，應(yīng)用層的RPC就不需要知道服務(wù)的ip列表了。

最后，Nacos還可以和各類微服務(wù)網(wǎng)關(guān)打通，實(shí)現(xiàn)接入層的分發(fā)和微服務(wù)調(diào)用。

Nacos 生態(tài)在阿里的實(shí)踐

目前Nacos已經(jīng)完成了自研、開源、商業(yè)化三位一體的建設(shè)，阿里內(nèi)部的釘釘、考拉、餓了么、優(yōu)酷等業(yè)務(wù)域已經(jīng)全部采用云產(chǎn)品MSE中的Nacos服務(wù)，并且將阿里和云原生的技術(shù)棧無縫整合。 下面我們以釘釘為例簡單做一下介紹。

Nacos運(yùn)行在 微服務(wù)引擎MSE（全托管的Nacos集群） 上，進(jìn)行維護(hù)和多集群管理；業(yè)務(wù)的各類Dubbo3或HSF服務(wù)在啟動(dòng)時(shí)通過Dubbo3自身注冊到Nacos集群中；然后Nacos通過MCP協(xié)議將服務(wù)信息同步到Istio和Ingress-Envoy網(wǎng)關(guān)。

用戶流量從北向進(jìn)入集團(tuán)的VPC網(wǎng)絡(luò)中，先通過一個(gè)統(tǒng)一接入Ingress-Tengine網(wǎng)關(guān)，他可以將域名解析并路由到不同的機(jī)房，單元等。本周我們也同步更新了 Tengine 2.3.3 版本，內(nèi)核升級到Nginx Core 1.18.0 ，支持Dubbo協(xié)議 ，支持DTLSv1和DTLSv1.2，支持Prometheus格式，從而提升阿里云微服務(wù)生態(tài)完整性、安全性、可觀測性。

通過統(tǒng)一接入層網(wǎng)關(guān)后，用戶請求會通過Ingress-Envoy微服務(wù)網(wǎng)關(guān)，轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的微服務(wù)中，并進(jìn)行調(diào)用。如果需要調(diào)用到其他網(wǎng)絡(luò)域的服務(wù)，會通過Ingress-Envoy微服務(wù)網(wǎng)關(guān)將流量導(dǎo)入到對應(yīng)的VPC網(wǎng)絡(luò)中，從而打通不同安全域、網(wǎng)絡(luò)域和業(yè)務(wù)域的服務(wù)。

微服務(wù)之間的相互調(diào)用，會通過Envoy Sidecar或傳統(tǒng)的微服務(wù)自訂閱的方式進(jìn)行。最終，用戶請求在各個(gè)微服務(wù)的互相調(diào)用中，完成并返回給用戶。

Nacos 2.X的規(guī)劃

Nacos2.X將在2.0解決性能問題的基礎(chǔ)上，通過插件化實(shí)現(xiàn)新的功能并改造大量舊功能，使得Nacos能夠更方便，更易于拓展。

總結(jié)

Nacos2.0作為一個(gè)跨代版本，徹底解決了Nacos1.X的性能問題，將性能提升了10倍。并且通過抽象和分層讓架構(gòu)更加簡單，通過插件化更好的擴(kuò)展，讓Nacos能夠支持更多場景，融合更廣生態(tài)。相信Nacos2.X在后續(xù)版本迭代后，會更加易用，解決更多微服務(wù)問題，并向著Mesh化進(jìn)行更深入地探索。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的重磅官宣：Nacos2.0性能提升10倍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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