jraft原理源码应用系列-nacos
简介
SOFAStack（Scalable Open Financial Architecture Stack）是蚂蚁集团（原蚂蚁金服）自主研发的一套金融级分布式中间件技术栈，jraft是sofastack的raft组件，构建高可用、强一致性(CP)的分布式系统，本系列分析jraft应用的原理源码分析，包括
nacos jraft
seata jraft
rocketmq jraft
本文分析nacos jraft应用，based nacos 2.3.2
关键词
nacos
配置中心
服务注册中心
参考资料
In Search of an Understandable Consensus Algorithm raft论文简版
《jraft原理源码分析(一)》，分析了jraft的架构，组件和启动》 分析了jraft技术架构，组件架构，是本文的基础
jraft技术架构
上图是jraft的技术架构
Corecore包定义核心组件的接口，包括Node，StateMachine，Closure，client服务等，Node实现也在core包
Node代表raft集群的节点，包括大部分核心逻辑，组件的初始化都在Node，
选举主节点选举是jraft的核心功能，主节点是分布式节点协调的关键，日志写入主节点完成
日志日志是jraft另一个核心功能，包括日志写入，日志复制，状态机的推进
存储这里存储是jraft保存自身日志的存储，状态机状态的存储由应用提供
状态机状态机是应用的接口，应用实现状态机，接收jraft推送过半数节点写入的日志，按自身逻辑保存
快照快照存储状态机的数据（StateMachine state），快照有两个作用，删除该快照之前的日志，节省空间；新节点或落后节点直接安装快照，快速追上进度，达到可用状态
read线性一致性读，官方定义：在 T 时刻执行写入操作，那么在 T 时刻之后一定能够读取到之前写入的值，简单地说，从jraft实现角度，读取状态机最新共识点的数据
rpc rpc组件负责client与集群(节点)，节点间的通讯
jraft@nacos
本文不深入分析nacos整体原理源码，重点分析nacos使用jraft，包括分布式存储和集群节点管理分
布式存储
本节分析nacos jraft分布式存储
上图是nacos jraft的类图，从两个维度分析，数据类型和类结构
数据类型
- 第一类，NamingMetadataOperateService负责，服务注册数据，包括服务元素据和实例元素据，这两类数据通常是AP，但也可以配置使用CP，因此也用到jraft
- 第二类，PersistentClientOperationServiceImpl负责，注册持久化数据，例如，数据库信息，redis服务信息
- 第三类，DistributedDatabaseOperateImpl负责配置中心数据
其中后两类一定走CP，需要分布式存储，线性一致性读；第一类后面2.1.2详细分析，存储可以配置为走CP，但读不是线性一致性读，对于微服务实例这个合理，线性一致性读性能太差，当数据不一致，读到已经失效的服务实例，通过重试选择另一个有效实例。
类结构
大致可分为3层，从左到右，前置服务层，raft层，应用
前置服务
前置处理client的读写数据，即，上面介绍的三个服务，
NamingMetadataOperateService/PersistentClientOperationServiceImpl/DistributedDatabaseOperateImpl
Raft写入是需要leader处理
raft层
raft层CP协议jraft实现
CPProtocol/JRaftProtocolCPProtocol定义CP协议的接口，实现是JRaftProtocol
JRaftServer/RaftGroupTuple前者负责配置和启动jraft组件， Node和RpcServer；后者持有jraft两件套，node和状态机，注意到，针对每个group，即每种类型创建一套node和状态机，不要跟jraft的group混淆，jraft支持多组，nacos的group对应不同的事件类型
状态机层
状态机是分布式存储共识数据推到应用处理
RequestProcessor4CP 日志数据应用侧的处理器，状态机交给该处理器处理提交的共识数据
PersistentClientOperationServiceImpl/DistributedDatabaseOperateImpl/InstanceMetadataProcessor/ServiceMetadataProcessor 这4个RequestProcessor4CP的实现，分别对应处理4种数据类型，其中前两个同时也是前置处理类
源码分析
应用写入
写入流程，CPProtocol(JRaftProtocol)的write--》JraftServer的commit
上图是JraftServer的commit方法，写入是leader负责，如果当前节点不是leader转交给leader
应用处理数据
DistributedDatabaseOperateImpl 配置中心最终是写入数据库，即，jraft+数据库实现分布式数据库
InstanceMetadataProcessor/ServiceMetadataProcessor 写入NamingMetadataManager的Map，即，jraft+Map实现分布式Map
应用读取
1. 配置中心的读取，最终是JraftServer的get方法处理
线性一致性读，线性一致性读失败，降级到raftlog读
2. 服务和实例元数据
服务和实例没有走线性一致读，两数据写入NamingMetadataManager的Map，client通过rest/rpc直接读取
集群管理
本节分析nacos的集群成员变更
上图是nacos集群jraft的类图
MemmberLookupnacos集群管理有自身机制，没有依赖jraft的集群管理，MemmberLookup同步nacos集群节点后，推送成员变更事件(MemberChangeEvent)到订阅者；另外，nacos支持api方式，rpc或者rest增加或移除peer
MemberChangeListener/ProtocolManager ProtocolManager负责构建和持有CProtocol，“兼职”成员变更事件的订阅者
Node最后，还是jraft Node承受了一切，注意到，只有移除peer(REMOVE_PEERS)，并不是CHANGE_PEERS，原因是，nacos节点增加时，启动jraft，jraft node自动加入集群，nacos节点移除，jraft集群只是认为node下线，需要显式删除，因此只有删除需要调用node处理
系列文章
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- Jraft应用分析-seata，session分布式存储
- Jraft应用分析-rocketmq控制器raft模式