Nacos 集群与持久化
单机版 Nacos 能满足开发和测试，但生产环境呢？服务注册中心宕了，整个微服务系统就瘫痪了。
这一讲，我们来聊聊 Nacos 集群如何部署，以及数据如何持久化。
为什么需要集群
先看单机版 Nacos 的问题：
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 单机 Nacos 的风险 │
│ │
│ ┌──────────┐ │
│ │ Nacos │ ← 宕机 │
│ │ :8848 │ │
│ └────┬─────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 微服务系统 —— 全部失效 │ │
│ │ 用户服务 订单服务 支付服务 商品服务 ... │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘单机版的风险：
- Nacos 宕机 → 服务无法注册 → 新请求无法找到服务
- Nacos 宕机 → 配置丢失 → 所有服务使用本地缓存的旧配置
- 无法水平扩展 → 大规模服务时性能瓶颈
Nacos 集群架构
基本架构
┌─────────────────┐
│ VIP / Nginx │
│ (负载均衡入口) │
└────────┬────────┘
│
┌──────────────────────┼──────────────────────┐
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌───────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────┐
│ Nacos 1 │◄────────►│ Nacos 2 │◄────────►│ Nacos 3 │
│ :8848 │ Raft │ :8848 │ Raft │ :8848 │
└─────┬─────┘ └─────┬─────┘ └─────┬─────┘
│ │ │
└──────────────────────┼──────────────────────┘
│
┌────────────▼────────────┐
│ MySQL / Derby │
│ (统一存储) │
└─────────────────────────┘集群核心机制
- Leader 选举：Raft 协议保证数据一致性
- 数据同步：Leader 同步到 Follower
- 故障转移：Leader 宕机，自动选举新 Leader
- 统一存储：所有配置数据存储在数据库
快速搭建集群
1. 准备 MySQL 数据库
sql
-- 创建 nacos 数据库
CREATE DATABASE nacos_config CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;
-- 创建数据库用户
CREATE USER 'nacos'@'%' IDENTIFIED BY 'nacos_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON nacos_config.* TO 'nacos'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;
-- 初始化数据库（使用 Nacos 自带的脚本）
-- 脚本位置：nacos/conf/mysql-schema.sql2. 修改配置文件
bash
# 进入 Nacos 配置目录
cd nacos/conf
# 编辑 cluster.conf
vim cluster.confproperties
# cluster.conf 内容
# 填写集群节点地址（3 个或以上奇数个）
192.168.1.101:8848
192.168.1.102:8848
192.168.1.103:88483. 配置 MySQL 持久化
bash
vim application.propertiesproperties
# application.properties 添加/修改
# 数据库配置
spring.datasource.platform=mysql
db.num=1
db.url.0=jdbc:mysql://192.168.1.200:3306/nacos_config?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUnicode=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
db.user.0=nacos
db.password.0=nacos_password
# 集群模式
nacos.inetutils.prefer-hostname-over-ip=false
nacos.inetutils.ip-address=192.168.1.1014. 启动集群
bash
# 在每个节点上执行
cd nacos/bin
# Linux/Mac
./startup.sh
# Windows
startup.cmd5. 验证集群
bash
# 查看集群节点状态
curl http://192.168.1.101:8848/nacos/v1/ops/cluster/leader?all=true
# 响应示例
{
"servers": [
{"ip":"192.168.1.101","port":8848,"state":"LEADER"},
{"ip":"192.168.1.102","port":8848,"state":"FOLLOWER"},
{"ip":"192.168.1.103","port":8848,"state":"FOLLOWER"}
]
}客户端连接集群
方式一：直连多个节点
yaml
spring:
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 192.168.1.101:8848,192.168.1.102:8848,192.168.1.103:8848
config:
server-addr: 192.168.1.101:8848,192.168.1.102:8848,192.168.1.103:8848方式二：通过 Nginx 代理
nginx
# nginx.conf
upstream nacos-cluster {
server 192.168.1.101:8848;
server 192.168.1.102:8848;
server 192.168.1.103:8848;
}
server {
listen 8848;
location / {
proxy_pass http://nacos-cluster;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
}yaml
# 客户端配置
spring:
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: nginx-address:8848Raft 协议核心
为什么用 Raft
Nacos 使用 Raft 协议实现 CP 模型（一致性 + 分区容错）：
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Raft 协议原理 │
│ │
│ Leader Election (领导选举) │
│ ┌────────┐ │
│ │Follower│ ──超时──► Candidate ──投票──► Leader │
│ └────────┘ │
│ │
│ Log Replication (日志复制) │
│ Leader ──AppendEntries──► Follower │
│ (写入请求先写本地 log，复制到多数节点后生效) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘选举机制
| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
| election-timeout | 5000ms | 选举超时时间 |
| heartbeat-interval | 1500ms | 心跳间隔 |
| num-election | 1 | 选举轮次 |
选举原则：
- 3 个节点允许 1 个故障
- 5 个节点允许 2 个故障
- 节点数 = 2N + 1（N 是允许故障数）
建议：生产环境至少 3 个节点，推荐 5 个节点。
数据持久化策略
数据分类
Nacos 存储两类数据：
- 元数据：服务注册信息、配置信息
- 审计数据：操作日志、变更历史
MySQL 存储结构
sql
-- 服务注册表
CREATE TABLE `config_info` (
`id` BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`data_id` VARCHAR(255) NOT NULL,
`group_id` VARCHAR(128) NOT NULL,
`content` LONGTEXT NOT NULL,
`md5` VARCHAR(32) DEFAULT NULL,
`gmt_create` DATETIME NOT NULL,
`gmt_modified` DATETIME NOT NULL,
`tenant_id` VARCHAR(128) DEFAULT '',
`app_name` VARCHAR(128) DEFAULT NULL,
`type` VARCHAR(32) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `uk_configinfo_datagrouptenant` (`data_id`,`group_id`,`tenant_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
-- 服务实例表
CREATE TABLE `instance` (
`id` BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`instance_id` VARCHAR(128) NOT NULL,
`port` INT DEFAULT NULL,
`ip` VARCHAR(128) NOT NULL,
`cluster_name` VARCHAR(128) DEFAULT DEFAULT,
`service_name` VARCHAR(128) NOT NULL,
`healthy` TINYINT(1) DEFAULT FALSE,
`metadata` TEXT,
`weight` DOUBLE DEFAULT 1.0,
`enabled` TINYINT(1) DEFAULT TRUE,
`ephemeral` TINYINT(1) DEFAULT TRUE,
`heartbeat_time` BIGINT DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;持久化 vs 非持久化
| 模式 | 适用场景 | 数据安全 | 性能 |
|---|---|---|---|
| Derby（默认） | 开发测试 | 单机，宕机丢失 | 高 |
| MySQL | 生产环境 | 持久化，高可用 | 稍低 |
生产环境最佳实践
1. 集群节点规划
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 生产环境部署建议 │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 可用区 A │ │
│ │ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ │
│ │ │Nacos-1 │ │Nacos-2 │ (半数节点) │ │
│ │ └─────────┘ └─────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 可用区 B │ │
│ │ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ │
│ │ │Nacos-3 │ │Nacos-4 │ │Nacos-5 │ (半数) │ │
│ │ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ MySQL 主从 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘2. Nginx 高可用配置
nginx
upstream nacos_cluster {
server 192.168.1.101:8848 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.102:8848 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.103:8848 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
keepalive 64;
}
server {
listen 8848;
# 健康检查
health_check interval=3000 rise=2 fall=3 type=http;
health_check uri=/nacos/v1/console/health/readiness;
location / {
proxy_pass http://nacos_cluster;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_connect_timeout 5s;
proxy_send_timeout 60s;
proxy_read_timeout 60s;
}
}3. JVM 参数调优
bash
# startup.sh 添加 JVM 参数
JAVA_OPTS="-server -Xms4g -Xmx4g -Xmn2g \
-XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=512m \
-XX:+UseG1GC -XX:G1HeapRegionSize=16m \
-XX:MaxGCPauseMillis=200 \
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError \
-XX:HeapDumpPath=/data/nacos/logs/heapdump.hprof"4. 监控告警
yaml
# 开启 Nacos 监控
management:
endpoints:
web:
exposure:
include: health,info,metrics
endpoint:
health:
show-details: always推荐监控指标：
- 服务注册数量
- 配置数量
- 连接数
- 写入 QPS
- Raft 同步延迟
故障切换演示
模拟 Leader 宕机
bash
# 1. 查看当前 Leader
curl http://192.168.1.101:8848/nacos/v1/ops/raft/leader
# 2. 模拟 Leader 宕机（停止 Leader 节点）
# 3. 观察新 Leader 选举
curl http://192.168.1.102:8848/nacos/v1/ops/raft/leader
# 4. 验证服务可用性
curl http://192.168.1.102:8848/nacos/v1/ns/instance/list?serviceName=user-service结果：集群自动选举新 Leader，服务注册发现不受影响。
面试高频问题
Q：Nacos 为什么需要集群？
A：单机版 Nacos 无法保证高可用，宕机后所有服务无法注册和发现。集群模式通过 Raft 协议保证数据一致性，支持故障自动切换。
Q：Nacos 集群为什么推荐 3 个或 5 个节点？
A：Raft 协议要求多数节点确认才能完成写入。3 节点允许 1 个故障，5 节点允许 2 个故障。偶数节点没有优势，反而增加选主复杂度。
Q：Nacos 的 AP 和 CP 模式怎么切换？
A：通过 spring.cloud.nacos.discovery.ephemeral 配置——true 为 AP 模式（临时实例），false 为 CP 模式（持久实例）。Raft 协议只对持久实例生效。
Q：MySQL 持久化后 Derby 数据还在吗？
A：不会。切换到 MySQL 后，只使用 MySQL 存储。Derby 数据不会自动迁移，需要手动处理。
总结
Nacos 集群保障了微服务架构的高可用：
- Raft 协议：保证数据一致性，支持故障自动切换
- MySQL 持久化：配置数据不丢失
- 多节点部署：消除单点故障
- Nginx 负载均衡：客户端统一入口
生产环境务必使用集群模式。一个稳定的服务注册中心，是整个微服务系统的基石。