开源｜Python 应用往微服务迈进的 1*3 种 Pythonic 步伐

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。

一、Pythonic哲学与微服务架构的融合

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

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；

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@SpringBootApplicationpublicclassApplication {
    publicstaticvoidmain(String[ ] args){        SpringApplication.run(Application.class, args);    }}
// 配置自动更新@RestController@RefreshScopepublicclassConfigController {    @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。

二、低侵入的服务发现策略

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

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.yamlnacos:  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、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。

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__.pyif __name__ == '__main__':    run()

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importimport 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

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

原理阐述

WSGI中间件的核心原理比较简单，可以由开发者随意定制注入的位置，是三种方式中最为灵活的方式。

三种注册方式对比

总结：Python微服务的未来之路

当前的 Python 语言主要以 AI 场景的开发为主，年初 MCP 的出现，为如何将 AI 能力与存量的微服务集群以数据管道的方式拉通，提供了更为标准的方式，nacos-serving-python 的出现，则可以让 MCP 与存量的微服务应用的通信更为原生，参考下图：

站在微服务的角度，我们接下来将提供更多的服务治理能力，当前的版本中我们集成了空地址保护能力，在微服务应用托管平台EDAS中，微服务治理还包括优雅上下线、同可用区路由、金丝雀发布等等，这些我们都会在接下来的版本中实现，如对这些功能有诉求，请加入钉群（群号： 21958624）与我们的开发者沟通。

欢迎访问GitHub仓库参与贡献和讨论：https://github.com/nacos-group/nacos-serving-python/

企业级分布式应用服务 EDAS

企业级分布式应用服务EDAS（Enterprise Distributed Application Service）是一个应用PaaS平台，一站式集成微服务、可观测、任务调度等技术；以专业易用的应用全生命周期管理、流量及容量治理等功能，配合业务视角的验收、资源管控与成本优化能力，助力企业应用架构云原生化升级。

点击阅读原文查看详情。