配置中心是如何实现推送的？

背景

传统的静态配置方式想要修改某个配置时，必须重新启动一次应用，如果是数据库连接串的变更，那可能还容易接受一些，但如果变更的是一些运行时实时感知的配置，如某个功能项的开关，重启应用就显得有点大动干戈了。配置中心正是为了解决此类问题应运而生的，特别是在微服务架构体系中，更倾向于使用配置中心来统一管理配置。

配置中心最核心的能力就是配置的动态推送，常见的配置中心如 Nacos、Apollo 等都实现了这样的能力。目前比较流行的配置中心恰恰没有使用长连接，而是使用长轮询。

数据交互模式

数据交互有两种模式：

• Push（推模式）
• Pull（拉模式）

推模式指的是客户端和服务端建立好网络长连接，服务方有相关数据，直接通过长连接通道推动到客户端。其优点是及时，一旦数据变更，客户端立马能感知到；另外对客户端来说逻辑简单，不需要关心有无数据这些逻辑处理。缺点是不知道客户端的数据消费能力，可能导致数据积压在客户端，来不及处理。

拉模式是客户端主动向服务端发出请求，拉取相关数据。其优点是此过程由客户端发起请求，故不存在推模式中数据积压的问题。缺点是可能不及时，对客户端来说需要考虑数据拉取相关逻辑，何时去拉，拉的频率怎么样等等。

长轮询与轮询

长轮询和轮询都是拉模式的实现。

“轮询”是指不管服务端数据有无更新，客户端每隔定长时间请求拉取一次数据，可能有更新数据返回，也可能什么都没有。配置中心如果使用「轮询」实现动态推送，会有以下问题：

• 推送延迟。客户端每隔 5s 拉取一次配置，若配置变更发生在第 6s，则配置推送的延迟会达到 4s。
• 服务端压力。配置一般不会发生变化，频繁的轮询会给服务端造成很大的压力。
• 推送延迟和服务端压力无法中和。降低轮询的间隔，延迟降低，压力增加；增加轮询的间隔，压力降低，延迟增高。

“长轮询”则不存在上述的问题。客户端发起长轮询，如果服务端的数据没有发生变更，会 hold 住请求，直到服务端的数据发生变化，或者等待一定时间超时才会返回。返回后，客户端又会立即再次发起下一次长轮询。配置中心使用「长轮询」如何解决「轮询」遇到的问题也就显而易见了：

• 推送延迟。服务端数据发生变更后，长轮询结束，立刻返回响应给客户端。
• 服务端压力。长轮询的间隔期一般很长，例如 30s、60s，并且服务端 hold 住连接不会消耗太多服务端资源。

可能有人会有疑问，为什么一次长轮询需要等待一定时间超时，超时后又发起长轮询，为什么不让服务端一直 hold 住？主要有两个层面的考虑，一是连接稳定性的考虑，长轮询在传输层本质上还是走的 TCP 协议，如果服务端假死、fullgc 等异常问题，或者是重启等常规操作，长轮询没有应用层的心跳机制，仅仅依靠 TCP 层的心跳保活很难确保可用性，所以一次长轮询设置一定的超时时间也是在确保可用性。除此之外，在配置中心场景，还有一定的业务需求需要这么设计。在配置中心的使用过程中，用户可能随时新增配置监听，而在此之前，长轮询可能已经发出，新增的配置监听无法包含在旧的长轮询中，所以在配置中心的设计中，一般会在一次长轮询结束后，将新增的配置监听给捎带上，而如果长轮询没有超时时间，只要配置一直不发生变化，响应就无法返回，新增的配置也就没法设置监听了。

配置中心长轮询设计

接下来来介绍实现细节

客户端发起长轮询

客户端发起一个HTTP请求，请求信息包含配置中心的地址，以及监听的dataId（本文处于简化说明的考虑，认为dataId是定位配置的唯一键）。若配置没有发生变化，客户端与服务端之间一直处于连接状态。

服务端监听数据变化

服务端会维护dataId和长轮询的映射关系，如果配置发生变化，服务端会找到对应的连接，为响应写入更新后的配置内容。如果超时内配置没有发生变化，服务端找到对应的超时长轮询连接，写入304响应。

304 在 HTTP 响应码中代表“未改变”，并不代表错误。比较契合长轮询时，配置未发生变更的场景。

客户端接受长轮询响应

首先查看响应码是 200 还是 304，以判断配置是否变更，做出相应的回调。之后再次发起下一次长轮询。

使用Java语言来实现一个简易的长轮询机制

在这里插入图片描述

ConfigServer.java

@RestController
@Slf4j
@SpringBootApplication
public class ConfigServer {

    @Data
    private static class AsyncTask {
        // 长轮询请求的上下文，包含请求和响应体
        private AsyncContext asyncContext;
        // 超时标记
        private boolean timeout;

        public AsyncTask(AsyncContext asyncContext, boolean timeout) {
            this.asyncContext = asyncContext;
            this.timeout = timeout;
        }
    }

    // guava提供的多指Map，一个key可以对应多个value
    private volatile Multimap<String, AsyncTask> dataIdContext = Multimaps.synchronizedSetMultimap(HashMultimap
            .create());
    private ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("longPolling-timeout-checker-%d")
            .build();
    private ScheduledExecutorService timeoutChecker = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, threadFactory);

    @RequestMapping("/listener")
    public void addListener(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {

        String dataId = request.getParameter("dataId");

        // 开启异步
        AsyncContext asyncContext = request.startAsync(request, response);
        AsyncTask asyncTask = new AsyncTask(asyncContext, true);

        dataIdContext.put(dataId, asyncTask);
        // 启动定时器，30秒后写入304响应
        timeoutChecker.schedule(() -> {
            if (asyncTask.isTimeout()) {
                dataIdContext.remove(dataId, asyncTask);
                response.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                asyncContext.complete();
            }
        }, 30000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    // ④ 配置发布接入点
    @RequestMapping("/publishConfig")
    @SneakyThrows
    public String publishConfig(String dataId, String configInfo) {
        log.info("publish configInfo dataId: [{}], configInfo: {}", dataId, configInfo);
        Collection<AsyncTask> asyncTasks = dataIdContext.removeAll(dataId);

        for (AsyncTask asyncTask : asyncTasks) {
            asyncTask.setTimeout(false);
            HttpServletResponse response = (HttpServletResponse)asyncTask.getAsyncContext().getResponse();
            response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
            response.getWriter().println(configInfo);
            asyncTask.getAsyncContext().complete();
        }
        return "success";
    }

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

ConfigClient.java:

@Slf4j
public class ConfigClient {
    private CloseableHttpClient httpClient;
    private RequestConfig requestConfig;

    public ConfigClient() {
        this.httpClient = HttpClientBuilder.create().build();
        // httpClient客户端超时时间要大于长轮询约定的超时时间
        this.requestConfig = RequestConfig.custom().setSocketTimeout(40000).build();
    }

    @SneakyThrows
    public void longPolling(String url, String dataId) {
        String endpoint = url + "?dataId=" + dataId;
        HttpGet request = new HttpGet(endpoint);
        CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(request);
        switch (response.getStatusLine().getStatusCode()) {
            case 200: {
                BufferedReader rd = new BufferedReader(new InputStreamReader(response.getEntity().getContent()));
                StringBuilder result = new StringBuilder();
                String line;
                while ((line = rd.readLine()) != null) {
                    result.append(line);
                }
                response.close();
                String configInfo = result.toString();
                log.info("dataId: [{}] changed, receive configInfo: {}", dataId, configInfo);
                // 开启下一个长连接
                longPolling(url, dataId);
                break;
            }
            // 响应标记配置没有更变
            case 304: {
                log.info("longPolling dataId: [{}] once finished, configInfo is unchanged, longPolling again", dataId);
                longPolling(url, dataId);
                break;
            }
            default: {
                throw new RuntimeException("unExcepted HTTP status code");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // httpClient 会打印很多debug日志，关掉
        Logger logger = (Logger) LoggerFactory.getLogger("org.apache.http");
        logger.setLevel(Level.INFO);

        ConfigClient configClient = new ConfigClient();
        // 对dataId：user进行配置监听
        configClient.longPolling("http://127.0.0.1:8080/listener", "user");
    }
}