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Seata Raft模式配置中心

· 阅读需 14 分钟

目前seata支持丰富的第三方配置中心,但是考虑使用的便捷性同时为了降低使用seata的门槛,在seata-server利用现有的sofa-jraft+rocksdb构建一个配置中心功能,seata-client直接与seata-server通信,获取seata相关的配置,不需要再去第三方配置中心读取,实现配置中心自闭环。

2. 设计说明

2.1 配置中心

在现有的第三方配置中心实现中,Client端和Server端对于配置中心是解耦的,Client端和Server端直接通过Configuration实例获取配置项,且Configuration对于Client端和Server端的初始化行为是一致的,都是先连接到配置中心中间件然后获取配置,以及添加监听器等。 img

当使用Raft的实现配置中心后,由于所有的配置项信息是保存在Server端的,因此初始化Configuration实例时对于Client端和Server端的行为是不一致的。

此外为保证和原来配置中心的逻辑相同,Client端和Server端获取配置项依旧统一从RaftConfiguration实例中获取,不直接和RocksDB进行交互。 img

img

RaftConfiguration分为Server端和Client端,按照启动环境返回不同配置实例。

public class RaftConfigurationProvider implements ConfigurationProvider {
@Override
public Configuration provide() {
String applicationType = System.getProperty(APPLICATION_TYPE_KEY);
if (APPLICATION_TYPE_SERVER.equals(applicationType)){
return RaftConfigurationServer.getInstance();
}else{
return RaftConfigurationClient.getInstance();
}
}
}

@SpringBootApplication(scanBasePackages = {"org.apache.seata"})
public class ServerApplication {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.setProperty(APPLICATION_TYPE_KEY, APPLICATION_TYPE_SERVER);
// run the spring-boot application
SpringApplication.run(ServerApplication.class, args);
}
}

2.2 配置存储模块

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抽象设计

为了未来支持和拓展更多的KV内存键值对数据库(如LevelDB,Caffeine),现抽象一个ConfigStoreManager接口以及抽象类AbstractConfigStoreManager,提供如下公共方法:

  • Get:获取指定namespace,dataId中名为key的单一配置项
  • GetAll:获取指定namespace,dataId中全部配置项
  • Put:新增/修改指定namespace,dataId中某一配置项<key,value>
  • Delete:删除指定namespace,dataId中名为key的配置项
  • DeleteAll:删除指定namespace,dataId中全部配置项
  • Clear:清空所有配置
  • GetAllNamespaces:获取所有命名空间
  • GetAllDataIds:获取指定namespace下的所有配置dataIds
  • ...

ConfigStoreManagerFactory、ConfigStoreManagerProvider.java:使用SPI机制实现的配置存储工厂类和提供者。

配置监听

Server端和Client端配置中心需要监听配置项的变化。

在Server端,由于配置本身存储在Server端,我们直接拦截配置变更的方法即可。我们在抽象接口中定义了addConfigListenerremoveConfigListener方法用户添加和删除配置监听器。监听的逻辑由具体的实现类负责。

RocksDBConfigStoreManager中,定义了notifyConfigChange方法来触发监听,当调用写相关操作时(如Put、Delete)触发该方法来通知配置的变更。从而触发回调事件通知Server端配置中心。

在Client端,我们定义了配置版本号长连接机制来实现配置的监听。具体的Client端在启动时,与Server建立长连接并定期刷新该连接。Server端内部维护一个watchMap存放所有客户端的监听信息。每当Raft状态机执行配置更新的操作会发送一个ApplicationEvent事件,该事件被ClusterConfigWatcherManager监听,从而通知watchMap中所有客户端配置变更。此外使用了配置版本号来优化实现,在建立长连接时,客户端需要传入版本号,当版本号低于Server端对应配置的版本号时直接返回最新配置。反之,若Server端配置版本号低于本地,则Client端认为该Server的配置已经过期(可能宕机或集群发生脑裂)会重试请求集群中其他的节点。

多租户方案

在Seata-Server端存放配置时,需要实现多租户的配置隔离,要求不同租户间的配置是相互独立、物理/逻辑上是隔离的。

首先调研了业内使用RocksDB的开源项目的实现,总结如下。

  1. JRaft,单RocksDB实例,两个列族,一个用来存Raft条目,一个用来存元信息。
  2. TiKV,两个RocksDB实例,分别为raftDB,kvDB。kvDB中使用了多个列族存放元数据,用户数据,锁数据等。
  3. Pika,为每个数据结构(String,Hash,List,Set,Zset等)创建了一个RocksDB实例,每个RocksDB实例分别用多个列族存储数据,比如Data、Meta

考虑到无法提前知道租户数量(无法在启动时创建指定数量的RocksDB),因此使用单个RocksDB实例,多列族存储。不同租户使用namespace区分,在Rocksdb中通过列族(ColumnFamily)进行逻辑隔离,一个namespace对应一个列族。列族相当于关系型数据库中表的概念。在配置的增删改查时指定namespace操作具体的列族,实现多租户的隔离。此外名为config_version的列族是内置的,用于对现有的配置进行版本号跟踪。 img

3. 使用方式

3.0 准备配置文件

首先准备好配置文件,具体可以参考:配置文件示例。 并将配置文件置于Seata server项目资源目录下。

3.1 Server端配置

application.yml 中加入Raft配置中心配置,其余配置参考

config:
# support: nacos, consul, apollo, zk, etcd3, raft
type: raft
raft:
db:
type: rocksdb # db类型,目前只支持rocksdb
dir: configStore # db文件存储目录
destroy-on-shutdown: false #应用关闭时是否清除db文件, 默认false
namespace: 'default' # 命名空间
dataId: 'seata.properties' # 配置文件id
file:
name: 'file' # 初始配置文件名

server:
raft:
group: default #此值代表该raft集群的group,client的事务分组对应的值要与之对应
server-addr: 192.168.241.1:9091, 192.168.241.2:9091 ,192.168.241.3:9091 # 其他Raft节点的ip和端口,端口为该节点的netty端口+1000,默认netty端口为8091
snapshot-interval: 600 # 600秒做一次数据的快照,以便raftlog的快速滚动,但是每次做快照如果内存中事务数据过多会导致每600秒产生一次业务rt的抖动,但是对于故障恢复比较友好,重启节点较快,可以调整为30分钟,1小时都行,具体按业务来,可以自行压测看看是否有抖动,在rt抖动和故障恢复中自行找个平衡点
apply-batch: 32 # 最多批量32次动作做一次提交raftlog
max-append-bufferSize: 262144 #日志存储缓冲区最大大小,默认256K
max-replicator-inflight-msgs: 256 #在启用 pipeline 请求情况下,最大 in-flight 请求数,默认256
disruptor-buffer-size: 16384 #内部 disruptor buffer 大小,如果是写入吞吐量较高场景,需要适当调高该值,默认 16384
election-timeout-ms: 1000 #超过多久没有leader的心跳开始重选举
reporter-enabled: false # raft自身的监控是否开启
reporter-initial-delay: 60 # 监控的区间间隔
serialization: jackson # 序列化方式,不要改动
compressor: none # raftlog的压缩方式,如gzip,zstd等
sync: true # raft日志的刷盘方式,默认是同步刷盘

在Seata-Server下,需要一个初始配置文件作为Server端的配置文件(也就是上一步所述的配置文件),file.name配置项需要和该文件名保持一致。在Server初次启动时,会将该配置文件作为Raft配置中心的初始配置。目前支持的文件类型有:conf、yaml、properties、txt。

注意:Raft集群内节点的初始配置文件需要保持一致。

3.2 控制台配置管理界面

当Server端使用Raft模式的配置中心后,可通过在Seata Console中内置的配置管理页面,进行配置中心的管理。用户可以通过在该页面对存储于Seata-Server集群的配置进行增删改查,注意该操作是对于集群生效的,因此可以在集群中的任意节点进行修改,所有操作会通过Raft在集群内进行同步。

注意:该配置管理页面仅在配置中心为Raft模式下开启,对其他类型的配置中心不开放。

3.2.1 配置隔离

Raft配置中心提供了namespace命名空间的机制来实现多租户的配置隔离。不同namespace下的配置通过底层存储机制实现逻辑隔离。在同一namespace下可以有多套配置文件,不同的配置文件用dataId进行区分。一套配置以namespacedataId来唯一标识。

例如:

  • namespace=default(默认),dataId=seata.properties(默认)

  • namespace=dev,dataId=seata-server.properties,dataId=seata-client.yaml

  • namespace=prop,dataId=seata-server.properties,dataId=seata-client.txt

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3.2.2 配置上传

在Sever启动时,Server端配置的初始文件会自动上传到配置中心。此外用户还可以通过点击"上传(Upload)"按钮上传配置文件到指定的namespacedataId。 当配置上传到Server端配置中心后,Client端就可以通过namespacedataId来获取具体的配置文件了。

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目前支持上传的配置文件类型有:txt、text、yaml、properties类型。具体的配置文件可参考示例:配置文件示例

3.2.3 配置查询

选择namespacedataId后,可点击"搜索(Search)"按钮查询该配置下的所有配置项信息。

配置以配置项列表的形式呈现,每一行都代表一个配置项,以KeyValue展示。

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3.2.4 配置删除

当不再需要某一套配置时,用户可以删除指定namespacedataId的配置数据。

注意该操作一旦完成,会清空该配置下的所有配置项信息,且无法恢复。请避免删除正在使用中的配置。

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3.2.5 配置修改

在配置项列表中,用户可以对该配置下的某个配置项进行新增修改删除操作。操作成功后Server端和Client端会及时收到配置变更,从而获取到最新的值。

  • 新增:在当前配置下添加配置项

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  • 修改:修改指定配置项的值。

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  • 删除:删除指定的配置项

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3.3 Client端配置

Client需要添加如下的配置项。其中raft.server-addr需要和Server端Raft集群的IP地址列表一致。

config:
type: raft # Raft模式
raft:
server-addr: 192.168.241.1:7091, 192.168.241.2:7091 ,192.168.241.3:7091 # 配置raft相关元数据的获取地址
username: 'seata' # 鉴权
password: 'seata' # 鉴权
db:
namespace: 'default' # 命名空间
dataId: 'seata.properties' # 配置文件Id

此外,client需要引入HttpClient依赖,用于通过Http请求向Seata-Server集群获取配置信息

<dependency>
<groupId>org.apache.httpcomponents</groupId>
<artifactId>httpclient</artifactId>
</dependency>

配置完成后,Client应用启动时就会从raft.server-addr配置的Server中订阅并获取指定namespacedataId的配置,并通过监听机制在配置发生变更时获取获取最新配置。