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阿里巴巴云原生 · 2020年08月10日

掌门教育微服务体系Solar第3弹：Nacos企业级落地下篇

云计算容器DockerJava

1.png

联席作者：谢璐 谢庆芳 伊安娜 任浩军
郑重鸣谢：Nacos - 彦林，Spring Cloud Alibaba - 小马哥、洛夜，Nacos 社区 - 张龙（pader）、春少（chuntaojun）

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前言

在高速发展的时候，公司规模越来越大，老师人数越来越多，这时候公司不能铺太多人去做运营与服务，必须提高每个人效，这就需要技术驱动。因此掌门教育转变成一家技术驱动型的公司，如果被迫成为一家靠资金驱动的公司就活不下去了。

-- 张翼（掌门教育创始人兼CEO）

掌门教育自2014年正式转型在线教育以来，秉承“让教育共享智能，让学习高效快乐”的宗旨和愿景，经历云计算、大数据、人工智能、 AR / VR / MR 以及现今最火的 5G ，一直坚持用科技赋能教育。掌门教育的业务近几年得到了快速发展，特别是今年的疫情，使在线教育成为了新的风口，也给掌门教育新的机遇。

随着业务规模进一步扩大，流量进一步暴增，微服务数目进一步增长，使老的微服务体系所采用的注册中心 Eureka 不堪重负，同时 Spring Cloud 体系已经演进到第二代，第一代的 Eureka 注册中心已经不大适合现在的业务逻辑和规模，同时它目前被 Spring Cloud 官方置于维护模式，将不再向前发展。如何选择一个更为优秀和适用的注册中心，这个课题就摆在了掌门人的面前。经过对 Alibaba Nacos 、HashiCorp Consul等开源注册中心做了深入的调研和比较，最终选定 Alibaba Nacos 做微服务体系 Solar 中的新注册中心。

背景故事

基础架构部选择新的注册中心，测试组需要配合对业界成熟的注册中心产品做分析和比较。由于掌门教育采用的是比较纯净的 Spring Cloud 技术栈，所以我们需要围绕它的注册中心，从测试角度，进行功能和性能上研究。

Spring Cloud 技术栈官方支持 Netflix Eureka ，HashiCorp Consul ，Zookeeper 三个注册中心，它们可以相互间实现无缝迁移，Alibaba Nacos 是新加盟 Spring Cloud 技术栈的新成员。测试组的同学们对上述四个注册中心做了一一研究和分析，鉴于时间紧迫，除了 Eureka 和 Nacos 之外，其它两个中间件未做深入的功能测试和性能测试。下面提供来自阿里巴巴 Nacos 官方某次业界宣讲的资料截图以供大家参考:

  • Eureka 介绍

2.png

  • Zookeeper 介绍

3.png

  • Consul 介绍

4.png

  • 上述三个注册中心比较

5.png

本文将围绕 Alibaba Nacos 着重针对其功能测试和性能测试两方面进行剖析和介绍。

Nacos 测试篇

Nacos 性能测试

① Nacos Server 性能测试

开发部署了 UAT 的 Nacos ，测试亲自压测。

  • 核心脚本
def registry(ip):
    fo = open("service_name.txt", "r")
    str = fo.read()
    service_name_list = str.split(";")
    service_name = service_name_list[random.randint(0,len(service_name_list) - 1)]
    fo.close()
    client = nacos.NacosClient(nacos_host, namespace='')
    print(client.add_naming_instance(service_name,ip,333,"default",1.0,{'preserved.ip.delete.timeout':86400000},True,True))
    while True:
      print(client.send_heartbeat(service_name,ip,333,"default",1.0,"{}"))
      time.sleep(5)
  • 压测数据

表格 1.jpg

  • 压测结果图

6.png

7.png

Nacos Server 是3台 1C4G 集群，同时承受1499个服务和12715个实例注册，而且 CPU 和内存长期保持在一个合适的范围内，果真 Nacos 性能是相当 OK 的。

Nacos 功能测试

① Nacos Server 接口测试

表格2.jpg

更多更详 API 请参见 Nacos 官方文档: Open API 指南

https://nacos.io/zh-cn/docs/open-api.html

② Nacos Eureka Sync 测试

  • 交叉注册

网关，服务 A ，服务 B 各10台实例，网关注册 Eureka ， A 注册 Nacos ， B 注册 Eureka ，同步正常，可调用。

  • 压力测试

请求大于100万次，查看 Sync Server 会不会受到影响，结果 ErrorRequest = 0，同步服务数和实例数没有变化。

8.png

  • 有无损调用

网关 Sync Server 挂掉，网关服务 Eureka 同步 Nacos 失败，不影响网关 -> A -> B 调用。

  • 自动创建同步

发布系统第一次发布应用到 Eureka / Nacos ，会自动创建 Eureka -> Nacos 的同步任务或 Nacos -> Eureka 的同步任务

9.png

  • 减少 Sync Server

Sync Server 4C8G ，停止机器，逐台递减，结论：平均1台 4C8G 机器最大可同步100个服务。

  • 增加 Sync Server

2台 Etcd 节点，停机一台，Etcd 读取超时，结论：600个服务至少2台 Etcd 节点，这里重点强调，新增服务时， Hash 算法虚拟节点数，务必和原有的保持一致，不然会出现同步失败，影响跨注册中心调用。

10.png

  • 重启 Sync Server

增加 Sync Server 个数，重启 Sync Server ，各节点同步数重新计算且均衡。

③ Nacos Client 功能测试

Nacos Client 界面重点测试集群管理，服务列表和权限控制。

  • Nacos Server 重启后，集群管理界面正常展示3台集群节点 IP 。
  • 服务注册 Nacos Server 后，服务列表新增注册上去的服务名和实例个数，而且可查看详情。

11.png

  • 服务上下线操作，健康状态和元数据等展示正常。
  • 编辑，删除等操作只有具备 Admin 权限的人员才可操作。

④ Nacos Client 自动化测试

  • 自动化测试链路

全链路测试路径

API网关 -> 服务A（两个实例） -> 服务B（两个实例）

12.png

全链路服务部署

表格3.jpg

  • 自动化测试入口

结合 Spring Boot Junit ， TestApplication.class 为测试框架内置应用启动程序， MyTestConfiguration 用于初始化所有测试用例类。在测试方法上面加入 JUnit 的 @Test注解

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = { TestApplication.class, MyTestConfiguration.class }, webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
public class MyTest {
    @Autowired
    private MyTestCases myTestCases;

    private static long startTime;

    @BeforeClass
    public static void beforeTest() {
        startTime = System.currentTimeMillis();
    }

    @AfterClass
    public static void afterTest() {
        LOG.info("* Finished automation test in {} seconds", (System.currentTimeMillis() - startTime) / 1000);
    }

    @Test
    public void testNoGray() throws Exception {
        myTestCases.testNoGray(gatewayTestUrl);
        myTestCases.testNoGray(zuulTestUrl);
    }

    @Test
    public void testVersionStrategyGray() throws Exception {
        myTestCases.testVersionStrategyGray1(gatewayGroup, gatewayServiceId, gatewayTestUrl);
        myTestCases.testVersionStrategyGray1(zuulGroup, zuulServiceId, zuulTestUrl);
    }
}
@Configuration
public class MyTestConfiguration {
    @Bean
    public MyTestCases myTestCases() {
        return new MyTestCases();
    }
}
  • 基于 Nacos Client 的普通调用自动化测试

在测试方法上面增加注解 @DTest ，通过断言 Assert 来判断测试结果。注解 @DTest 内容如下：

@Target({ ElementType.METHOD, ElementType.TYPE })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface DTest {

}

代码如下：

public class MyTestCases {
    @Autowired
    private TestRestTemplate testRestTemplate;

    @DTest
    public void testNoGray(String testUrl) {
        int noRepeatCount = 0;
        List<String> resultList = new ArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            String result = testRestTemplate.getForEntity(testUrl, String.class).getBody();

            LOG.info("Result{} : {}", i + 1, result);

            if (!resultList.contains(result)) {
                noRepeatCount++;
            }
            resultList.add(result);
        }

        Assert.assertEquals(noRepeatCount, 4);
    }
}
  • 基于 Nacos Client 的灰度蓝绿调用自动化测试

在测试方法上面增加注解 @DTestConfig ，通过断言 Assert 来判断测试结果。注解 DTestConfig 注解内容如下：

@Target({ ElementType.METHOD, ElementType.TYPE })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface DTestConfig {
    // 组名
    String group();

    // 服务名
    String serviceId();

    // 组名-服务名组合键值的前缀
    String prefix() default StringUtils.EMPTY;

    // 组名-服务名组合键值的后缀
    String suffix() default StringUtils.EMPTY;

    // 执行配置的文件路径。测试用例运行前，会把该文件里的内容推送到远程配置中心或者服务
    String executePath();

    // 重置配置的文件路径。测试用例运行后，会把该文件里的内容推送到远程配置中心或者服务。该文件内容是最初的默认配置
    // 如果该注解属性为空，则直接删除从配置中心删除组名-服务名组合键值
    String resetPath() default StringUtils.EMPTY;
}

代码如下：

public class MyTestCases {
    @Autowired
    private TestRestTemplate testRestTemplate;

    @DTestConfig(group = "#group", serviceId = "#serviceId", executePath = "gray-strategy-version.xml", resetPath = "gray-default.xml")
    public void testVersionStrategyGray(String group, String serviceId, String testUrl) {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            String result = testRestTemplate.getForEntity(testUrl, String.class).getBody();

            LOG.info("Result{} : {}", i + 1, result);

            int index = result.indexOf("[V=1.0]");
            int lastIndex = result.lastIndexOf("[V=1.0]");

            Assert.assertNotEquals(index, -1);
            Assert.assertNotEquals(lastIndex, -1);
            Assert.assertNotEquals(index, lastIndex);
        }
    }
}

初始默认无灰度蓝绿的配置文件 gray-default.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<rule>

</rule>

灰度蓝绿生效的配置文件 gray-strategy-version.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<rule>
    <strategy>
        <version>1.0</version>
    </strategy>
</rule>
  • 基于 Nacos Client 的自动化测试报告样例
---------- Run automation testcase :: testStrategyCustomizationGray() ----------
Header : [a:"1", b:"2"]
Result1 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
Result2 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
Result3 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
Result4 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
* Passed
---------- Run automation testcase :: testVersionRuleGray() ----------
Result1 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
Result2 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3001][V=1.0][R=dev][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4001][V=1.0][R=qa][G=solar-group]
Result3 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3002][V=1.1][R=qa][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4002][V=1.1][R=dev][G=solar-group]
Result4 : zuul -> solar-service-a[192.168.0.107:3001][V=1.0][R=dev][G=solar-group] -> solar-service-b[192.168.0.107:4001][V=1.0][R=qa][G=solar-group]
* Passed

Nacos 测试总结

Nacos 不仅性能好，而且界面简洁，这样的注册中心你值得拥有。

作者介绍

  • 吴毅挺，掌门技术副总裁，负责技术中台和少儿技术团队。曾就职于百度、eBay 、携程，曾任携程高级研发总监，负责从零打造携程私有云、容器云、桌面云和 PaaS 平台。
  • 任浩军，掌门基础架构部负责人。曾就职于平安银行、万达、惠普，曾负责平安银行平台架构部 PaaS 平台 Halo 基础服务框架研发。10 多年开源经历，Github ID：@HaojunRen，Nepxion 开源社区创始人，Nacos Group Member，Spring Cloud Alibaba & Nacos & Sentinel & OpenTracing Committer。

参与 Nacos 落地的基础架构部成员，包括：

  • 童子龙，张彬彬，廖梦鸽，张金星，胡振建，谢璐，谢庆芳，伊安娜
“阿里巴巴云原生关注微服务、Serverless、容器、Service Mesh 等技术领域、聚焦云原生流行技术趋势、云原生大规模的落地实践，做最懂云原生开发者的公众号。”
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