Spring Cloud 系列之 Apollo 配置中心(一)

Java框架

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2020-6-11

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、服务器的地址等等。

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、审核机制等等。

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。

Apollo 配置中心应运而生!Apollo – 一个可靠的配置管理系统。

Apollo 介绍

Apollo(阿波罗)是携程框架部门研发的分布式配置中心,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,适用于微服务配置管理场景。服务端基于 Spring Boot 和 Spring Cloud 开发,打包后可以直接运行,不需要额外安装 Tomcat 等应用容器。

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 Namespace 是配置项的集合,类似于一个配置文件的概念)

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

官网文档:https://github.com/ctripcorp/apollo/wiki/Quick-Start

演示环境(Demo):

  • http://106.54.227.205/
  • 账号/密码:apollo/admin

上图是Apollo配置中心中一个项目的配置首页

  • 在页面左上方的环境列表模块展示了所有的环境和集群,用户可以随时切换。
  • 页面中央展示了两个namespace(application和FX.apollo)的配置信息,默认按照表格模式展示、编辑。用户也可以切换到文本模式,以文件形式查看、编辑。
  • 页面上可以方便地进行发布、回滚、灰度、授权、查看更改历史和发布历史等操作。

Apollo 核心概念

  1. 「application (应用)」

    • 这个很好理解,就是实际使用配置的应用,Apollo客户端在运行时需要知道当前应用是谁,从而可以去获取对应的配置
    • 每个应用都需要有唯一的身份标识 — appId,我们认为应用身份是跟着代码走的,所以需要在代码中配置,具体信息请参见
      Java客户端使用指南
  2. 「environment (环境)」

    • 配置对应的环境,Apollo客户端在运行时需要知道当前应用处于哪个环境,从而可以去获取应用的配置
    • 我们认为环境和代码无关,同一份代码部署在不同的环境就应该能够获取到不同环境的配置
    • 所以环境默认是通过读取机器上的配置(server.properties中的env属性)指定的,不过为了开发方便,我们也支持运行时通过System Property等指定,具体信息请参见
      Java客户端使用指南
  3. 「cluster (集群)」

    • 一个应用下不同实例的分组,比如典型的可以按照数据中心分,把上海机房的应用实例分为一个集群,把北京机房的应用实例分为另一个集群。
    • 对不同的cluster,同一个配置可以有不一样的值,如zookeeper地址。
    • 集群默认是通过读取机器上的配置(server.properties中的idc属性)指定的,不过也支持运行时通过System Property指定,具体信息请参见
      Java客户端使用指南
  4. 「namespace (命名空间)」

    • 一个应用下不同配置的分组,可以简单地把namespace类比为文件,不同类型的配置存放在不同的文件中,如数据库配置文件,RPC配置文件,应用自身的配置文件等
    • 应用可以直接读取到公共组件的配置namespace,如DAL,RPC等
    • 应用也可以通过继承公共组件的配置namespace来对公共组件的配置做调整,如DAL的初始数据库连接数

Apollo 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zk的地址等
    • 通过命名空间(namespace)可以很方便的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
    • 配置界面支持多语言(中文,English)
  • 「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,从而可以方便的支持配置的回滚。
  • 「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,可以方便的追踪问题。
  • 「客户端配置信息监控」

    • 可以方便的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应用也可以方便的使用
  • 「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,对配置的修改不会做过多限制,只要符合基本的格式就能够保存。
    • 在我们的调研中发现,对于有些使用方,它们的配置可能会有比较复杂的格式,如xml, json,需要对格式做校验。
    • 还有一些使用方如DAL,不仅有特定的格式,而且对输入的值也需要进行校验后方可保存,如检查数据库、用户名和密码是否匹配。
    • 对于这类应用,Apollo支持应用方通过开放接口在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

Apollo 总体设计

官方文档:https://github.com/ctripcorp/apollo/wiki/Apollo配置中心设计

架构模块

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(我们自己的微服务应用)
  • 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

1.3 各模块概要介绍

1.3.1 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

1.3.2 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

1.3.3 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

1.3.4 Eureka

  • 基于
    Eureka
    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)

1.3.5 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

1.3.6 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

服务端

上图简要描述了配置发布的大致过程:

  1. 用户在Portal操作配置发布
  2. Portal调用Admin Service的接口操作发布
  3. Admin Service发布配置后,发送ReleaseMessage给各个Config Service
  4. Config Service收到ReleaseMessage后,通知对应的客户端

客户端

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。(通过Http Long Polling实现)
  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。
  3. 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
  4. 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
  5. 应用程序可以从Apollo客户端获取最新的配置、订阅配置更新通知

环境准备

点击链接观看:Apollo 搭建服务端视频(获取更多请关注公众号「哈喽沃德先生」)

Java

  • Apollo 服务端:1.8+
  • Apollo 客户端:1.7+

由于需要同时启动服务端和客户端,所以建议安装Java 1.8+。

MySQL

  • 版本要求:5.6.5+

Apollo的表结构对timestamp使用了多个default声明,所以需要5.6.5以上版本。

下载Quick Start安装包

Apollo 给我们准备好了一个Quick Start安装包,大家只需要下载到本地,就可以直接使用,免去了编译、打包过程。

安装包共50M,如果访问github网速不给力的话,可以从百度网盘下载。

  1. 从Github下载

    • checkout或下载
      apollo-build-scripts项目
    • 由于Quick Start项目比较大,所以放在了另外的repository,请注意项目地址

      • https://github.com/nobodyiam/apollo-build-scripts
  2. 从百度网盘下载

  3. 为啥安装包要58M这么大?

    • 因为这是一个可以自启动的jar包,里面包含了所有依赖jar包以及一个内置的tomcat容器

安装 Apollo

创建数据库

Apollo 服务端共需要两个数据库:ApolloPortalDBApolloConfigDB,我们把数据库、表的创建和样例数据都分别准备了 sql 文件,只需要导入数据库即可。

注意:如果你本地已经创建过Apollo数据库,请注意备份数据。我们准备的sql文件会清空Apollo相关的表。

创建 ApolloPortalDB 数据库

通过各种MySQL客户端导入sql/apolloportaldb.sql即可。

创建 ApolloConfigDB 数据库

通过各种MySQL客户端导入sql/apolloconfigdb.sql即可。

配置数据库连接信息

Apollo 服务端需要知道如何连接到你前面创建的数据库,所以需要编辑demo.sh,修改 ApolloPortalDB 和 ApolloConfigDB 相关的数据库连接串信息。

注意:填入的用户需要具备对 ApolloPortalDB 和 ApolloConfigDB 数据的读写权限。

#apollo config db info
apollo_config_db_url=jdbc:mysql://localhost:3306/ApolloConfigDB?characterEncoding=utf8
apollo_config_db_username=用户名
apollo_config_db_password=密码(如果没有密码,留空即可)

apollo portal db info

apollo_portal_db_url=jdbc:mysql://localhost:3306/ApolloPortalDB?characterEncoding=utf8
apollo_portal_db_username=用户名
apollo_portal_db_password=密码(如果没有密码,留空即可)

注意:不要修改 demo.sh 的其它部分

搭建服务端

确保端口未被占用

Quick Start脚本会在本地启动3个服务,分别使用8070, 8080, 8090端口,请确保这3个端口当前没有被使用。

执行启动脚本

./demo.sh start

Apollo 提供的脚本文件为 .sh 文件,如果你的安装环境是在 Linux 系统下直接运行以上命令即可,如果你想在 Windows 环境下运行该脚本,先安装 Git 然后在 demo.sh 所在目录下鼠标右键点击 Git Bash Here,然后再通过以上命令运行脚本即可。

当看到如下输出后,就说明启动成功了!

==== starting service ====
Service logging file is ./service/apollo-service.log
Started [10768]
Waiting for config service startup.......
Config service started. You may visit http://localhost:8080 for service status now!
Waiting for admin service startup....
Admin service started
==== starting portal ====
Portal logging file is ./portal/apollo-portal.log
Started [10846]
Waiting for portal startup......
Portal started. You can visit http://localhost:8070 now!

异常排查

如果启动遇到了异常,可以分别查看 service 和 portal 目录下的 log 文件排查问题。

注:在启动 apollo-configservice 的过程中会在日志中输出 eureka 注册失败的信息,如com.sun.jersey.api.client.ClientHandlerException: java.net.ConnectException: Connection refused。需要注意的是,这个是预期的情况,因为 apollo-configservice 需要向 Meta Server(它自己)注册服务,但是因为在启动过程中,自己还没起来,所以会报这个错。后面会进行重试的动作,所以等自己服务起来后就会注册正常了。

访问

访问:http://localhost:8070/ Quick Start 集成了 Spring Security,输入用户名 apollo,密码 admin 后登录。

登录成功后,首页如下,Apollo 还提供了一个 SampleApp 样本案例供我们学习使用。

创建项目

点击对应按钮创建项目。

这里先通过默认的样例部门演示(后面我会讲如何添加部门),AppId 对应客户端配置文件中 app.id。

创建成功如下图。

客户端接入服务端

点击链接观看:Apollo 客户端接入服务端视频(获取更多请关注公众号「哈喽沃德先生」)

下面通过最常用、便捷的方式,即基于 Spring Boot 的集成方式来接入服务端。

apollo-demo 聚合工程。Spring Boot 2.2.4.RELEASE

  • order-service:订单服务,端口
    9090
  • order-service02:订单服务,端口
    9091

添加依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.ctrip.framework.apollo/apollo-client -->
<dependency>
    <groupId>com.ctrip.framework.apollo</groupId>
    <artifactId>apollo-client</artifactId>
    <version>1.6.0</version>
</dependency>

配置文件

order-serviceorder-service02 的配置信息除端口外一致。

server:
  port: 9090 # 端口

spring:
  application:
    name: order-service # 应用名称

# apollo 相关配置
app:
  id: order-service # 与 Apollo 配置中心中的 AppId 一致

apollo:
  meta: http://localhost:8080 # Apollo 中的 Eureka 注册中心地址
  #cluster:  # 指定 Apollo 集群,相同集群实例使用对应集群的配置
  #cacheDir:  # 配置缓存目录,网络不可用时任然可提供配置服务
  bootstrap:
    enable: true # 启用 apollo

env: DEV # 指定环境

# 自定义配置
name: order-service-dev
mysql:
  host: localhost
  port: 3306
  username: root
  password: root

配置文件实体类

order-serviceorder-service02 的配置文件实体类代码一致。

package com.example.config;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class ConfigProperties {

    @Value("${name}")
    private String name;
    @Value("${mysql.host}")
    private String mysqlHost;
    @Value("${mysql.port}")
    private Integer mysqlPort;
    @Value("${mysql.username}")
    private String mysqlUsername;
    @Value("${mysql.password}")
    private String mysqlPassword;

}

控制层

order-serviceorder-service02 的控制层代码一致。

package com.example.controller;

import com.example.config.ConfigProperties;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Map;

@RestController
public class ConfigController {

    @Autowired
    private ConfigProperties configProperties;

    @Value("${name}")
    private String name;

    @GetMapping("/name")
    public String getName() {
        return configProperties.getName();
    }

    @GetMapping("/mysql")
    public Map<Object, Object> getMySQLProperties() {
        // JDK9中的新特性,快速创建只读集合。
        return Map.of("host", configProperties.getMysqlHost(),
                "port", configProperties.getMysqlPort(),
                "username", configProperties.getMysqlUsername(),
                "password", configProperties.getMysqlPassword());
    }

}

启动类

启动类需要添加 @EnableApolloConfig 注解。

order-serviceorder-service02 的启动类代码一致。

package com.example;

import com.ctrip.framework.apollo.spring.annotation.EnableApolloConfig;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@EnableApolloConfig
@SpringBootApplication
public class OrderServiceApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderServiceApplication.class, args);
    }

}

测试

修改配置信息前

访问:http://localhost:9090/name 和 http://localhost:9091/name 结果如下:


访问:http://localhost:9090/mysql 和 http://localhost:9091/mysql 结果如下:


新增配置信息

进入项目后点击右上角的 新增配置

添加配置项 namemysql.usernamemysql.password



发布配置信息

将刚才添加的配置信息批量发布至应用。



修改配置信息后

控制台打印信息如下:

c.f.a.s.p.AutoUpdateConfigChangeListener : Auto update apollo changed value successfully, new value: order-service-dev-2.0, key: name, beanName: configController, field: com.example.controller.ConfigController.name
c.f.a.s.p.AutoUpdateConfigChangeListener : Auto update apollo changed value successfully, new value: root123, key: mysql.password, beanName: configProperties, field: com.example.config.ConfigProperties.mysqlPassword
c.f.a.s.p.AutoUpdateConfigChangeListener : Auto update apollo changed value successfully, new value: root123, key: mysql.username, beanName: configProperties, field: com.example.config.ConfigProperties.mysqlUsername

访问:http://localhost:9090/name 和 http://localhost:9091/name 结果如下:


访问:http://localhost:9090/mysql 和 http://localhost:9091/mysql 结果如下:


以上只是 Apollo 的入门教程,后面我们会学习 Apollo 的更多高级玩法,比如多环境部署,高可用环境搭建等等。

下一篇我们讲解 Apollo 部门管理、用户管理、配置管理、集群管理,记得关注噢~

本文采用 知识共享「署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际」许可协议

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作者:哈喽沃德先生