阿里巴巴基于 Nacos 实现环境隔离的实践
| Photo by Mathyas Kurmann on Unsplash
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。
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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。
环境隔离有什么作用
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用途：故障隔离、故障恢复和灰度测试。
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，如果其中一个环境出问题，那么不会影响到其他 9 个环境中的用户，从而避免全站的故障。
故障恢复
环境隔离的另一个重要优势是可以对故障进行快速恢复。当某个环境的服务出现问题时，通过快速下发配置，改变用户请求的路由方向，把请求路由变更到另一套环境中，实现生产的秒级恢复。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），快速把路由规则配置数据推送到全网的应用进程中。
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配置，大大提高了开发效率。
Nacos如何实现环境隔离
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
前面讲了基于 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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