通过学习 Apollo 的架构，带你深入理解微服务架构的基本原理
一、介绍
Apollo（阿波罗）[参考附录] 是携程框架部研发并开源的一款生产级的配置中心产品，它能够集中管理应用在不同环境、不同集群的配置，配置修改后能够实时推送到应用端，并且具备规范的权限、流程治理等特性，适用于微服务配置管理场景。
Apollo 目前在国内开发者社区比较热，在 Github 上有超过 5k 颗星，在国内众多互联网公司有落地案例，可以说 Apollo 是目前配置中心产品领域 Number1 的产品，其成熟度和企业级特性要远远强于 Spring Cloud 体系中的 Spring Cloud Config 产品。
Apollo 采用分布式微服务架构，它的架构有一点复杂，Apollo 的作者宋顺虽然给出了一个架构图，但是如果没有一定的分布式微服务架构基础的话，则普通的开发人员甚至是架构师也很难一下子理解。为了让大家更好的理解 Apollo 的架构设计，我花了一点时间把 Apollo 的架构按我的方式重新剖析一把。只有完全理解了 Apollo 的架构，大家才能在生产实践中更好的部署和使用 Apollo。另外，通过学习 Apollo 的架构，大家可以深入理解微服务架构的一些基本原理。
二、架构和模块
下图是 Apollo 的作者宋顺给出的架构图：
如果没有足够的分布式微服务架构的基础，对携程的一些框架产品 (比如 Software Load Balancer(SLB) 不了解的话，那么这个架构图第一眼看是不太好理解的 (其实我第一次看到这个架构也没有看明白)。在这里我们先放一下，等我后面把这个架构再重新剖析一把以后，大家再回过头来看这个架构就容易理解了。
下面是 Apollo 的七个模块，其中四个模块是和功能相关的核心模块，另外三个模块是辅助服务发现的模块：
四个核心模块及其主要功能
| 模块 | 主要功能 |
|---|---|
| ConfigService | 提供配置获取接口 提供配置推送接口 服务于Apollo客户端 |
| AdminService | 提供配置管理接口 提供配置修改发布接口 服务于管理界面Portal |
| Client | 为应用获取配置，支持实时更新 通过MetaServer获取ConfigService的服务列表 使用客户端软负载SLB方式调用ConfigService |
| Portal | 配置管理界面 通过MetaServer获取AdminService的服务列表 使用客户端软负载SLB方式调用AdminService |
三个辅助服务发现模块
| 模块 | 主要功能 |
|---|---|
| Eureka | 用于服务发现和注册 Config/AdminService注册实例并定期报心跳 和ConfigService住在一起部署 |
| MetaServer | Portal通过域名访问MetaServer获取AdminService的地址列表 Client通过域名访问MetaServer获取ConfigService的地址列表 相当于一个Eureka Proxy 逻辑角色，和ConfigService住在一起部署 |
| NginxLB | 和域名系统配合，协助Portal访问MetaServer获取AdminService地址列表 和域名系统配合，协助Client访问MetaServer获取ConfigService地址列表 和域名系统配合，协助用户访问Portal进行配置管理 |
三、架构剖析
Apollo 架构 V1
如果不考虑分布式微服务架构中的服务发现问题，Apollo 的最简架构如下图所示：
要点：
- ConfigService 是一个独立的微服务，服务于 Client 进行配置获取。
- Client 和 ConfigService 保持长连接，通过一种拖拉结合 (push & pull) 的模式，实现配置实时更新的同时，保证配置更新不丢失。
- AdminService 是一个独立的微服务，服务于 Portal 进行配置管理。Portal 通过调用 AdminService 进行配置管理和发布。
- ConfigService 和 AdminService 共享 ConfigDB，ConfigDB 中存放项目在某个环境的配置信息。ConfigService/AdminService/ConfigDB 三者在每个环境 (DEV/FAT/UAT/PRO) 中都要部署一份。
- Protal 有一个独立的 PortalDB，存放用户权限、项目和配置的元数据信息。Protal 只需部署一份，它可以管理多套环境。
Apollo 架构 V2
为了保证高可用，ConfigService 和 AdminService 都是无状态以集群方式部署的，这个时候就存在一个服务发现问题：Client 怎么找到 ConfigService？Portal 怎么找到 AdminService？为了解决这个问题，Apollo 在其架构中引入了 Eureka 服务注册中心组件，实现微服务间的服务注册和发现，更新后的架构如下图所示：
要点：
- Config/AdminService 启动后都会注册到 Eureka 服务注册中心，并定期发送保活心跳。
- Eureka 采用集群方式部署，使用分布式一致性协议保证每个实例的状态最终一致。
Apollo 架构 V3
我们知道 Eureka 是自带服务发现的 Java 客户端的，如果 Apollo 只支持 Java 客户端接入，不支持其它语言客户端接入的话，那么 Client 和 Portal 只需要引入 Eureka 的 Java 客户端，就可以实现服务发现功能。发现目标服务后，通过客户端软负载 (SLB，例如 Ribbon) 就可以路由到目标服务实例。这是一个经典的微服务架构，基于 Eureka 实现服务注册发现 + 客户端 Ribbon 配合实现软路由，如下图所示：
Apollo 架构 V4
在携程，应用场景不仅有 Java，还有很多遗留的.Net 应用。Apollo 的作者也考虑到开源到社区以后，很多客户应用是非 Java 的。但是 Eureka(包括 Ribbon 软负载) 原生仅支持 Java 客户端，如果要为多语言开发 Eureka/Ribbon 客户端，这个工作量很大也不可控。为此，Apollo 的作者引入了 MetaServer 这个角色，它其实是一个 Eureka 的 Proxy，将 Eureka 的服务发现接口以更简单明确的 HTTP 接口的形式暴露出来，方便 Client/Protal 通过简单的 HTTPClient 就可以查询到 Config/AdminService 的地址列表。获取到服务实例地址列表之后，再以简单的客户端软负载 (Client SLB) 策略路由定位到目标实例，并发起调用。
现在还有一个问题，MetaServer 本身也是无状态以集群方式部署的，那么 Client/Protal 该如何发现 MetaServer 呢？一种传统的做法是借助硬件或者软件负载均衡器，例如在携程采用的是扩展后的 NginxLB（也称 Software Load Balancer），由运维为 MetaServer 集群配置一个域名，指向 NginxLB 集群，NginxLB 再对 MetaServer 进行负载均衡和流量转发。Client/Portal 通过域名 +NginxLB 间接访问 MetaServer 集群。
引入 MetaServer 和 NginxLB 之后的架构如下图所示：
Apollo 架构 V5
V4 版本已经是比较完成的 Apollo 架构全貌，现在还剩下最后一个环节：Portal 也是无状态以集群方式部署的，用户如何发现和访问 Portal？答案也是简单的传统做法，用户通过域名 +NginxLB 间接访问 Portal 集群。
所以 V5 版本是包括用户端的最终的 Apollo 架构全貌，如下图所示：
四、结论
- 经过我在第三部分的剖析之后，相信大家对 Apollo 的微服务架构会有更清晰的认识，作为一个思考题，大家再回头看一下第二部分宋顺给出的架构图，现在是否能够理解？它和我的架构是如何对应的？提示一下，宋顺的视角是一个从上往下的俯视视角，而我的是一个侧面视角。
- ConfgService/AdminService/Client/Portal 是 Apollo 的四个核心微服务模块，相互协作完成配置中心业务功能，Eureka/MetaServer/NginxLB 是辅助微服务之间进行服务发现的模块。
- Apollo 采用微服务架构设计，架构和部署都有一些复杂，但是每个服务职责单一，易于扩展。另外，Apollo 只需要一套 Portal 就可以集中管理多套环境 (DEV/FAT/UAT/PRO) 中的配置，这个是它的架构的一大亮点。
- 服务发现是微服务架构的基础，在 Apollo 的微服务架构中，既采用 Eureka 注册中心式的服务发现，也采用 NginxLB 集中 Proxy 式的服务发现。