阿里巴巴基于 Nacos 实现环境隔离的实践

随着Nacos 0.9版本的发布，Nacos 离正式生产版本（GA）又近了一步，其实已经有不少企业已经上了生产，例如虎牙直播。

本周三（今天），晚上 19:00~21:00 将会在 Nacos 钉钉群（群号：21708933）直播 Nacos 1.0.0 所有发布特性的预览以及升级和使用上的指导。

Nacos环境隔离

通常，企业研发的流程是这样的：先在测试环境开发和测试功能，然后灰度，最后发布到生产环境。并且，为了生产环境的稳定，需要将测试环境和生产环境进行隔离，此时，必然会遇到问题是多环境问题，即：

• 多个环境的数据如何隔离？
• 如何优雅的隔离？（不需要用户做任何改动）

本文将就 Nacos 环境隔离，向大家介绍阿里在这方面的实践经验。

什么是环境？

说到环境隔离，首先应该定义好什么是环境。

环境这个词目前还没有一个比较统一的定义，有些公司叫环境，在阿里云上叫 region，在 Kubernetes 架构中叫 namespace。本文认为，环境是逻辑上或物理上独立的一整套系统，这套系统中包含了处理用户请求的全部组件，例如网关、服务框架、微服务注册中心、配置中心、消息系统、缓存、数据库等，可以处理指定类别的请求。

举个例子，很多网站都会有用户 ID 的概念，可以按照用户 ID 划分，用户 ID 以偶数结尾的请求全部由一套系统处理，而奇数结尾的请求由另一套系统处理。如下图所示。 我们这里说的环境隔离是指物理隔离，即不同环境是指不同的机器集群。

环境隔离有什么用

上一节定义了环境的概念，即一套包含了处理用户请求全部必要组件的系统，用来处理指定类别的请求。本节跟大家讨论一下环境隔离有哪些好处。从概念的定义可以看出，环境隔离至少有三个方面的好处：故障隔离、故障恢复、灰度测试；

故障隔离

首先，因为环境是能够处理用户请求的独立组件单元，也就是说用户请求的处理链路有多长，都不会跳出指定的机器集群。即使这部分机器故障了，也只是会影响部分用户，从而把故障隔离在指定的范围内。如果我们按照用户id把全部机器分为十个环境，那么一个环境出问题，对用户的影响会降低为十分之一，大大提高系统可用性。

故障恢复

环境隔离的另一个重要优势是可以快速恢复故障。当某个环境的服务出现问题之后，可以快速通过下发配置，改变用户请求的路由方向，把请求路由到另一套环境，实现秒级故障恢复。当然，这需要一个强大的分布式系统支持，尤其是一个强大的配置中心（如Nacos），需要快速把路由规则配置数据推送到全网的应用进程。

灰度测试

灰度测试是研发流程中不可或缺的一个环节。传统的研发流程中，测试和灰度环节，需要测试同学做各种各样的配置，如绑定host、配置jvm参数、环境变量等等，比较麻烦。经过多年的实践，阿里巴巴内部的测试和灰度对开发和测试非常友好，通过环境隔离功能来保证请求在指定的机器集群处理，开发和测试不需要做任何做任何配置，大大提高了研发效率。

Nacos如何做环境隔离

前两节讲到了环境的概念和环境隔离的作用，本节介绍如何基于 Nacos，实现环境的隔离。

Nacos 脱胎于阿里巴巴中间件部门的软负载小组，在环境隔离的实践过程中，我们是基于 Nacos 去隔离多个物理集群的，同时，在 Nacos 客户端不需要做任何代码改动的情况下，就可以实现环境的自动路由。

开始前，我们先做一些约束：

• 一台机器上部署的应用都在一个环境内；
• 一个应用进程内默认情况下只连一个环境的 Nacos；
• 通过某种手段可以拿到客户端所在机器 IP；
• 用户对机器的网段有规划；

基本原理是：

• 网络中 32 位的 IPV4 可以划分为很多网段，如192.168.1.0/24，并且一般中大型的企业都会有网段规划，按照一定的用途划分网段。我们可以利用这个原理做环境隔离，即不同网段的 IP 属于不同的环境，如192.168.1.0/24属于环境A， 192.168.2.0/24属于环境B等。
• Nacos 有两种方式初始化客户端实例，一种是直接告诉客户端 Nacos 服务端的IP；另一种是告诉客户端一个 Endpoint，客户端通过 HTTP 请求到 Endpoint，查询 Nacos 服务端的 IP 列表。这里，我们利用第二种方式进行初始化。
• 增强 Endpoint 的功能。在 Endpoint 端配置网段和环境的映射关系，Endpoint 在接收到客户端的请求后，根据客户端的来源 IP 所属网段，计算出该客户端的所属环境，然后找到对应环境的 IP 列表返回给客户端。如下图

一个环境隔离server的示例

上面讲了基于IP段做环境隔离的约束和基本原理，那么如何实现一个地址服务器呢。最简单的方法是基于nginx实现，利用nginx的geo模块，做IP端和环境的映射，然后利用nginx返回静态文件内容。

• 安装nginx http://nginx.org/en/docs/install.html

• 在nginx-proxy.conf中配置geo映射，参考这里

  geo $env {
    default        "";
    192.168.1.0/24 -env-a;
    192.168.2.0/24 -env-b;
  }

• 配置nginx根路径及转发规则，这里只需要简单的返回静态文件的内容；

  # 在http模块中配置根路径
  root                    /tmp/htdocs;
  
  # 在server模块中配置
  location / {
    rewrite ^(.*)$  /$1$env break;
  }

• 配置Nacos服务端IP列表配置文件，在/tmp/hotdocs/nacos目录下配置以环境名结尾的文件，文件内容为IP，一行一个

  $ll /tmp/hotdocs/nacos/
  total 0
  -rw-r--r-- 1 user1 users 0 Mar  5 08:53 serverlist
  -rw-r--r-- 1 user1 users 0 Mar  5 08:53 serverlist-env-a
  -rw-r--r-- 1 user1 users 0 Mar  5 08:53 serverlist-env-b
  
  $cat /tmp/hotdocs/nacos/serverlist
  192.168.1.2
  192.168.1.3

• 验证

curl 'localhost:8080/nacos/serverlist'
192.168.1.2
192.168.1.3

至此， 一个简单的根据IP网段做环境隔离的示例已经可以工作了，不同网段的nacos客户端会自动获取到不同的Nacos服务端IP列表，实现环境隔离。这种方法的好处是用户不需要配置任何参数，各个环境的代码和配置是一样的，但需要提供底层服务的同学做好网络规划和相关配置。

总结

本文简单介绍了环境隔离的概念，环境隔离的三个好处以及 Nacos 如何基于网段做环境隔离。最后，给出了一个基于 Nginx 做 Endpoint 服务端的环境隔离配置示例。需要注意的是，本文只是列出了一种可行的方法，不排除有更优雅的实现方法，如果大家有更好的方法，欢迎到Nacos 社区或官网贡献方案。

本文作者：正己，GitHub ID @jianweiwang，负责 Nacos 的开发和社区维护，阿里巴巴高级开发工程师。

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本文作者：中间件小哥

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