nacos-serving-python：为Python微服务带来优雅的服务注册与发现

阿里技术 10月10日 11:10

本文介绍nacos-serving-python项目，旨在解决Python开发者在微服务架构中面临的侵入式编码或放弃微服务优势的困境。该项目借鉴Java Spring Cloud的无侵入式设计，提供了Pythonic的服务注册与发现解决方案。文章详细阐述了Pythonic哲学在微服务中的体现，Python在微服务领域的挑战，以及Java生态的无侵入体验。随后，重点介绍了nacos-serving-python的低侵入服务发现策略，包括HTTP客户端的适配和技术原理，以及三种低侵入的自动注册方式：CLI启动器（零侵入）、Import触发器（极低侵入）和WSGI/ASGI中间件（精细控制）。最后，总结了该项目对于Python微服务发展的意义，并展望了未来的服务治理能力。

💡 Pythonic微服务理念：文章强调在微服务架构中，Pythonic不仅指代码风格，更代表着代码的可读性、简洁性和明确性。nacos-serving-python致力于实现无侵入性、低门槛和高灵活性的微服务解决方案，让Python开发者能以更自然的方式构建微服务，避免了对现有代码结构的破坏和陡峭的学习曲线。

🚀 低侵入式服务发现：该项目为Python开发者提供了在不修改核心业务逻辑的情况下，实现服务发现的便捷方式。通过适配requests、httpx、aiohttp和urllib等流行HTTP客户端，仅需改变导入语句，即可让HTTP请求自动解析服务名并进行负载均衡，大幅简化了服务间通信的配置和管理。

🔌 三种自动化服务注册方式：为了覆盖不同场景，nacos-serving-python提供了三种不同侵入级别的注册方式。CLI启动器适用于改造现有应用，实现零代码侵入；Import触发器通过简单的import语句即可启用注册，对新项目非常友好；而WSGI/ASGI中间件则为需要精细控制的应用提供了最大的灵活性，允许开发者在任意阶段注入Nacos中间件。

🌐 微服务治理的未来展望：nacos-serving-python不仅解决了服务注册与发现的问题，还计划集成更多微服务治理能力，如优雅上下线、同可用区路由、金丝雀发布等。这表明项目致力于构建一个更全面、更强大的Python微服务生态系统，并欢迎开发者社区的参与和贡献。

孤弋 2025-10-10 08:31 浙江

这是2025年的第112篇文章

（本文阅读时间：15分钟）

在微服务架构占据信息系统应用架构主流的当下，Java语言体系凭借Spring Cloud等成熟生态占据主导地位，而Python开发者却常常面临一个尴尬局面：要么接受繁重的侵入式编码，要么放弃微服务的诸多优势。

作为一名Python开发者，Java生态中那种优雅的无侵入式服务注册与发现往往令人生羡，只需几个注解，Spring Cloud便能轻松完成服务注册、配置刷新和服务发现。为了将这样的体验带到Python的世界，我们开发并开源了基于 nacos 的 nacos-serving-python 项目。

本文将介绍一种全新的Python微服务解决方案，让Python应用能够以真正Pythonic的方式迈向微服务架构。

Pythonic哲学与微服务架构的融合

1.1 什么是Pythonic？

Pythonic 不仅仅意味着遵循PEP8规范，更代表着 Readability counts 、Simple is better than complex 、Explicit is better than implicit 等核心理念。在微服务语境下，Pythonic 则意味着：

无侵入性

：不破坏现有代码结构

低门槛

：快速上手，学习曲线平缓

灵活性

：适应不同框架和场景需求

1.2 微服务时代的Python困境

Python在Web开发、数据分析、AI等领域占据重要地位，但在微服务架构中却面临诸多挑战：

1. 服务注册通常需要手动处理，缺乏自动机制；

2. 服务发现往往依赖硬编码或外部负载均衡器；

3. 配置管理难以动态更新，需要重启应用；

1.3 Java世界的无侵入体验

在国内的 Java 生态中，借助 Spring Cloud Alibaba，开发者只需简单注解即可实现完整的微服务功能：

// 服务注册与发现
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
publicclassApplication {

    publicstaticvoidmain(String[ ] args){
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

// 配置自动更新
@RestController
@RefreshScope
publicclassConfigController {
    @Value("${useLocalCache:false}")
    private boolean useLocalCache;
}

这种无侵入的设计理念正是我们希望在Python世界中所希望获得的。

低侵入的服务发现策略

2.1 开发者使用示例

nacos-serving-python为流行的HTTP客户端提供了低成本的服务发现功能，让开发者只需要修改导入的包即可享受服务发现的好处。

# 传统方式（硬编码IP和端口）
import requests

def get_user_info_old(user_id):
    response = requests.get(f"http://192.168.1.100:8080/api/users/{user_id}")
    return response.json()

# 服务发现方式（只需改变import语句）
from nacos.auto.discovery.ext import requests

def get_user_info_new(user_id):
    # 直接使用服务名，自动服务发现和负载均衡
    response = requests.get(f"http://user-service/api/users/{user_id}")
    return response.json()

目前支持的 Python HTTP 客户端：

requests

from nacos.auto.discovery.ext import requests

httpx

from nacos.auto.discovery.ext.httpx import AsyncClient

aiohttp

from nacos.auto.discovery.ext.aiohttp import get_session

urllib

from nacos.auto.discovery.ext.urllib import urlopen

2.2 技术原理阐述

URL 拦截与路由转换服务发现功能的核心是一个智能拦截器，它在HTTP请求发出前进行拦截和转换：

def resolve_url(self, url: str, 
                strategy: LoadBalanceStrategy = LoadBalanceStrategy.ROUND_ROBIN) -> str:
  
    service_name, parsed_url = self._parse_url(url)
    # If not a service URL, return directly
    ifnot service_name:
        return url
    try:
        # Get service instance (黑名单过滤在服务发现类的_select_instance方法中处理)
        instance = self.service_discovery.get_instance_sync(service_name, strategy=strategy) 
        # Replace host and port
        return self._replace_host_port(parsed_url, instance.ip, instance.port)
    except NoAvailableInstanceError as e:
        # Raise exception if no available instance
        logger.error(f"No available instance for service '{service_name}': {e}")
        raise

HTTP 客户端适配客户端的适配比较简单，主要是在 nacos.auto.discovery.ext 的包下，做了各个客户端的适配，将原有的客户端替换成了带服务发现能力的客户端，以 requests 包举例如下：

def request(method, url, **kwargs):
    with _create_service_discovery_client() as client:
        return client.request(method, url, **kwargs)


def get(url, **kwargs):
    """GET request with service discovery"""
    returnrequest('GET', url, **kwargs)

__all__ = ["get", "request", ...]

配置驱动的服务发现在工程目录下放置 nacos.yaml，通过配置文件即可启用服务发现功能，无需代码修改：

# nacos.yaml
nacos:
  server: "127.0.0.1:8848"
  namespace: "public"
  
  discovery:
    # 是否启用空地址保护 (如果没有实例则不更新本地服务地址列表，默认 True)
    empty_protection: true

三种低侵入的自动注册方式

nacos-serving-python 提供了三种侵入性由浅入深的服务注册方式，覆盖从存量应用改造到新应用开发的全场景。

3.1 注册方式一：CLI启动器（零侵入）

开发者举例对于已经在线上稳定运行的Flask或Django项目，CLI启动器提供了零代码侵入的改造方案：

# 原来的启动命令
python app.py

# 使用nacos CLI包装启动
python -m nacos.auto.registration \
  --nacos-server 127.0.0.1:8848 \
  --service-name user-service \
  --service-port 8000 \
  app.py

原理阐述CLI启动器的核心是"嗅探"所运行的 Web 框架，然后再注入 WSGI/ASGI Middleware，伪代码如下：

def run():
    # 1. 探测 Web 框架
    app = detect_framework_app() # 目前支持 Flask / FastAPI / Django 三种流行的框架
    
    # 2. 注入 Middleware，在 Middleware 中，完成 Nacos 的微服务注册
    inject_middleware(app)
  
    # 3. 等待并监听
    loop_forever()


# __main__.py
if __name__ == '__main__':
    run()

3.2 注册方式二：Import触发器（极低侵入）

开发者举例对于新开发的微服务项目，Import触发器提供了一种极其Pythonic的"显式声明"方式：

# 在Flask应用入口文件顶部添加一行import
import nacos.auto.registration.enabled

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/api/users')
def get_users():
    return {"users": ["Alice", "Bob", "Charlie"]}

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=8080)

原理阐述Import 触发器利用 Python 的 import 机制和框架探测技术，先将内置的 import 函数进行替换，替换之后在判断导入的模块是否为 flast/fastapi/django，如果是则注入上面章节描述的 Middleware：

# nacos/auto/registration/enabled.py 模块导入时执行

  def enable(self):
      """Enable import hook"""
        
      # Save original __import__ function
      self.original_import = __builtins__['__import__']
        
      # Replace __import__ function
      __builtins__['__import__'] = self._hooked_import
        
      logger.info("Import hook enabled for Nacos auto-registration")
    
  def _hooked_import(self, name, **kwargs):
      """Hooked import function"""
      # Call original import function
      module = self.original_import(name, **kwargs)
        
      # Check if it's a web framework module
      if self._should_hook_module(name, module):
          self._inject_into_module(name, module)
        
      returnmodule

3.3 注册方式三：WSGI/ASGI中间件（精细控制）

开发者举例对于需要精细控制服务注册时机的高级场景：

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

# 执行复杂的初始化操作
initialize_database_pool()
initialize_redis_connection()
warm_up_cache()

# 在一切准备就绪后，注入Nacos中间件
from nacos.auto.middleware.wsgi import inject_wsgi_middleware
app = inject_wsgi_middleware(app)

# 再启动应用程序
app.run(host='0.0.0.0', port=8081)