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Nacos 自研 Distro 协议

背景

Distro 协议是 Nacos 社区自研的⼀种 AP 分布式协议，是面向临时实例设计的⼀种分布式协议， 其保证了在某些 Nacos 节点宕机后，整个临时实例处理系统依旧可以正常工作。作为⼀种有状态 的中间件应用的内嵌协议，Distro 保证了各个 Nacos 节点对于海量注册请求的统⼀协调和存储。

设计思想

Distro 协议的主要设计思想如下：
 Nacos 每个节点是平等的都可以处理写请求，同时把新数据同步到其他节点。
 每个节点只负责部分数据，定时发送自己负责数据的校验值到其他节点来保持数据⼀致性。
 每个节点独立处理读请求，及时从本地发出响应。

数据初始化

新加入的 Distro 节点会进行全量数据拉取。具体操作是轮询所有的 Distro 节点，通过向其他的机 器发送请求拉取全量数据。

在全量拉取操作完成之后，Nacos 的每台机器上都维护了当前的所有注册上来的非持久化实例数 据。

数据校验

在 Distro 集群启动之后，各台机器之间会定期的发送心跳。心跳信息主要为各个机器上的所有数据 的元信息（之所以使用元信息，是因为需要保证网络中数据传输的量级维持在⼀个较低水平）。这 种数据校验会以心跳的形式进行，即每台机器在固定时间间隔会向其他机器发起⼀次数据校验请求。

写操作

对于⼀个已经启动完成的 Distro 集群，在⼀次客户端发起写操作的流程中，当注册非持久化的实例 的写请求打到某台 Nacos 服务器时，Distro 集群处理的流程图如下。

整个步骤包括几个部分（图中从上到下顺序）：
 前置的 Filter 拦截请求，并根据请求中包含的 IP 和 port 信息计算其所属的 Distro 责任节点， 并将该请求转发到所属的 Distro 责任节点上。
 责任节点上的 Controller 将写请求进行解析。
 Distro 协议定期执行 Sync 任务，将本机所负责的所有的实例信息同步到其他节点上。

读操作

由于每台机器上都存放了全量数据，因此在每⼀次读操作中，Distro 机器会直接从本地拉取数据。 快速响应。

这种机制保证了 Distro 协议可以作为⼀种 AP 协议，对于读操作都进行及时的响应。在网络分区 的情况下，对于所有的读操作也能够正常返回；当网络恢复时，各个 Distro 节点会把各数据分片的 数据进行合并恢复。

小结

Distro 协议是 Nacos 对于临时实例数据开发的⼀致性协议。其数据存储在缓存中，并且会在启动 时进行全量数据同步，并定期进行数据校验。 在 Distro 协议的设计思想下，每个 Distro 节点都可以接收到读写请求。所有的 Distro 协议的请 求场景主要分为三种情况：

1. 当该节点接收到属于该节点负责的实例的写请求时，直接写入。
2. 当该节点接收到不属于该节点负责的实例的写请求时，将在集群内部路由，转发给对应的节点， 从而完成读写。
3. 当该节点接收到任何读请求时，都直接在本机查询并返回（因为所有实例都被同步到了每台机 器上）。

Distro 协议作为 Nacos 的内嵌临时实例⼀致性协议，保证了在分布式环境下每个节点上面的服务 信息的状态都能够及时地通知其他节点，可以维持数十万量级服务实例的存储和⼀致性。