浅谈Docker consul的容器服务更新与发现

一、什么是服务注册与发现

服务注册与发现是微服务架构中不可或缺的重要组件。起初服务都是单节点的，不保障高可用性，也不考虑服务的压力承载，服务之间调用单纯的通过接口访问。直到后来出现了多个节点的分布式架构，起初的解决手段是在服务前端负载均衡，这样前端必须要知道所有后端服务的网络位置，并配置在配置文件中。这里就会有几个问题：

如果需要调用后端服务A-N，就需要配置N个服务的网络位置，配置很麻烦后端服务的网络位置变化，都需要改变每个调用者的配置

既然有这些问题，那么服务注册与发现就是解决这些问题的。后端服务A-N可以把当前自己的网络位置注册到服务发现模块，服务发现就以K-V的方式记录下来，K一般是服务名，V就是IP:PORT。服务发现模块定时的进行健康检查，轮询查看这些后端服务能不能访问的了。前端在调用后端服务A-N的时候，就跑去服务发现模块问下它们的网络位置，然后再调用它们的服务。这样的方式就可以解决上面的问题了，前端完全不需要记录这些后端服务的网络位置，前端和后端完全解耦！

二、什么是consul

consul是google开源的一个使用go语言开发的服务管理软件。支持多数据中心、分布式高可用的、服务发现和配置共享。采用Raft算法，用来保证服务的高可用。内置了服务注册与发现框架、分布一致性协议实现、健康检查、Key/Value存储、多数据中心方案，不再需要依赖其他工具（比如ZooKeeper等）。服务部署简单，只有一个可运行的二进制的包。每个节点都需要运行agent，他有两种运行模式server 和 client。 每个数据中心官方建议需要3或5个server节点以保证数据安全，同时保证server-leader的选举能够正确的进行。

在client模式下，所有注册到当前节点的服务会被转发到server节点，本身是不持久化这些信息。
在server模式下，功能和client模式相似，唯一不同的是，它会把所有的信息持久化到本地，这样遇到故障，信息是可以被保留的。
server-leader是所有server节点的老大，它和其它server节点不同的是，它需要负责同步注册的信息给其它的server节点，同时也要负责各个节点的健康监测。

consul提供的一些关键特性：

• 服务注册与发现：consul通过DNS或者HTTP接口使服务注册和服务发现变的很容易，一些外部服务，例如saas提供的也可以一样注册。
• 健康检查：健康检测使consul可以快速的告警在集群中的操作。和服务发现的集成，可以防止服务转发到故障的服务上面。
• Key/Value存储：一个用来存储动态配置的系统。提供简单的HTTP接口，可以在任何地方操作。
• 多数据中心：无需复杂的配置，即可支持任意数量的区域。

安装consul是用于服务注册，也就是容器本身的一些信息注册到consul里面，其他程序可以通过consul获取注册的相关服务信息，这就是服务注册与发现。

三、consul 部署

环境准备
consul服务器 192.168.154.11 运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器 192.168.154.10 运行registrator容器、运行nginx容器

1. 建立 Consul 服务（consul服务器）

mkdir /opt/consul
cp consul_0.9.2_linux_amd64.zip /opt/consul
cd /opt/consul
unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
mv consul /usr/local/bin/
#设置代理，在后台启动 consul 服务端
consul agent \
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.154.11 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &

• -server： 以server身份启动。默认是client。
• -bootstrap ：用来控制一个server是否在bootstrap模式，在一个数据中心中只能有一个server处于bootstrap模式，当一个server处于 bootstrap模式时，可以自己选举为 server-leader。
• -bootstrap-expect=2 ：集群要求的最少server数量，当低于这个数量，集群即失效。
• -ui ：指定开启 UI 界面，这样可以通过 http://localhost:8500/ui 这样的地址访问 consul 自带的 web UI 界面。
• -data-dir ：指定数据存储目录。
• -bind ：指定用来在集群内部的通讯地址，集群内的所有节点到此地址都必须是可达的，默认是0.0.0.0。
• -client ：指定 consul 绑定在哪个 client 地址上，这个地址提供 HTTP、DNS、RPC 等服务，默认是 127.0.0.1。
• -node ：节点在集群中的名称，在一个集群中必须是唯一的，默认是该节点的主机名。
• -datacenter ：指定数据中心名称，默认是dc1。

netstat -lntp | grep consul

启动consul后默认会监听5个端口：

• 8300：replication、leade r farwarding的端口，集群内数据的读写和复制
• 8301：lan cossip的端口，单个数据中心gossip协议通讯
• 8302：wan gossip的端口，跨数据中心gossip协议通讯
• 8500：web ui界面的端口，提供获取服务列表、注册服务、注销服务等HTTP接口；提供UI服务
• 8600：使用dns协议查看节点信息的端口，采用DNS协议提供服务发现功能

2. 查看集群信息

#查看members状态
consul members
Node             Address              Status  Type    Build  Protocol  DC
consul-server01  192.168.154.11:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1
#查看集群状态
consul operator raft list-peers
Node             ID                   Address              State   Voter  RaftProtocol
consul-server01  192.168.154.11:8300  192.168.154.11:8300  leader  true   2

consul info | grep leader
	leader = true
	leader_addr = 192.168.154.11:8300

3. 通过 http api 获取集群信息

curl 127.0.0.1:8500/v1/status/peers 			#查看集群server成员
curl 127.0.0.1:8500/v1/status/leader			#集群 server-leader
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services			#注册的所有服务
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nginx			#查看 nginx 服务信息
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nodes			#集群节点详细信息

4. 部署registrator服务器

容器服务自动加入 Nginx 集群
1. 安装 Gliderlabs/Registrator
Gliderlabs/Registrator 可检查容器运行状态自动注册，还可注销 docker 容器的服务到服务配置中心。目前支持 Consul、Etcd 和 SkyDNS2。

#确保docker服务运行
systemctl status docker

docker pull gliderlabs/registrator

docker run -d \
--name=registrator \
--net=host \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restart=always \
gliderlabs/registrator:latest \
--ip=192.168.154.10 \
consul://192.168.154.11:8500

• –net=host ：把运行的docker容器设定为host网络模式。
• -v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock ：把宿主机的Docker守护进程(Docker daemon)默认监听的Unix域套接字挂载到容器中。
• –restart=always ：设置在容器退出时总是重启容器。
• –ip ：刚才把network指定了host模式，所以我们指定ip为宿主机的ip。
• consul ：指定consul服务器的IP和端口。

用浏览器访问 http://192.168.154.11:8500

创建两个nginx的容器

docker run -itd --name c1 -p 1314:80 nginx:1.14
docker run -itd --name c1 -p 1315:80 nginx:1.14
docker ps -a

删除c2的nginx容器

docker rm -f c2

5. 配置consul-template

Consul-Template是基于Consul的自动替换配置文件的应用。Consul-Template是一个守护进程，用于实时查询Consul集群信息，并更新文件系统上任意数量的指定模板，生成配置文件。更新完成以后，可以选择运行 shell 命令执行更新操作，重新加载 Nginx。

Consul-Template可以查询Consul中的服务目录、Key、Key-values 等。这种强大的抽象功能和查询语言模板可以使 Consul-Template 特别适合动态的创建配置文件。例如：创建Apache/Nginx Proxy Balancers 、 Haproxy Backends等。

部署环境

docker run -itd --name c2 -p 1315:80 nginx:1.14
docker run -itd --name c3 -p 1316:80 nginx:1.14
docker run -itd --name c4 -p 1317:80 nginx:1.14

也可以在 consul 服务器上查看注册了哪些应用

curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services

再到 registrator 服务器注册两个容器

docker run -itd --name myapp01 -p 2324:80  nginx:1.14
docker run -itd --name myapp02 -p 2325:80  nginx:1.14

6. 准备 template nginx 模板文件

开启一台Nginx服务器，修改配置文件

cd /etc/nginx/
vim nginx.conf 
...
include /etc/nginx/consul/*.conf;
...
nginx -t
mkdir /etc/nginx/consul
systemctl restart nginx

#准备 template nginx 模板文件
cd /opt
mkdir consul
cd consul/
vim nginx.ctmpl
stream {
     upstream backend {
      {{range service "nginx"}}
      server {{.Address}}:{{.Port}};
      {{end}}
  }
     server {
         listen 8080;
         proxy_pass backend;
  }
}

配置并启动 template

consul-template --consul-addr 192.168.154.11:8500 --template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/etc/nginx/consul/consul_nginx.conf:/usr/sbin/nginx -s reload" 
--log-level info

• –consul-addr 指定consul服务端地址
• –template 指定格式，第一个字段是编辑模板文件的所在位置，第二个字段要把模板文件生成的temp文件存放在哪个目录的位置并命名，第三个字段nginx加载
• –log-level 日志级别 info打印 &前台运行

在另外开启Nginx服务器的进程查看生成配置文件

cd /etc/nginx/consul/
cat consul_nginx.conf

验证Consul-Template效果，先到 registrator 服务器删除节点，查看是否实现自动更新

docker ps -a
docker rm -f c4
docker rm -f c3

浏览器访问 http://192.168.154.11:8500

再到nginx服务器查看生成的temp文件的内容
实现了自动更新

到 registrator 服务器增加节点，查看是否实现自动更新

docker run -itd --name c3 -p 5520:80 nginx:1.14
docker run -itd --name c4 -p 5521:80 nginx:1.14

** registrator 服务器到c1、c2、c3、c4容器里创建网页文件**

docker exec -it c1 bash
cd /usr/share/nginx/html/
echo '<h1>this is c1 test web</h1>' > index.html
exit
docker exec -it c2 bash
cd /usr/share/nginx/html/
echo '<h1>this is c2 test web</h1>' > index.html
exit
docker exec -it c3 bash
cd /usr/share/nginx/html/
echo '<h1>this is c3 test web</h1>' > index.html
exit
docker exec -it c4 bash
cd /usr/share/nginx/html/
echo '<h1>this is c4 test web</h1>' > index.html
exit

实现了负载均衡

7. consul 多节点

添加一台已有docker环境的服务器192.168.154.10/24及192.168.154.12/24加入已有的群集192.168.154.11/24中

192.168.154.10及192.168.154.12部署consul 服务

#192.168.154.10
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.154.10 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.154.11 &> /var/log/consul.log &

#192.168.154.12
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.154.12 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server03 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.154.11 &> /var/log/consul.log &

• -enable-script-checks=true ：设置检查服务为可用
• -datacenter : 数据中心名称
• -join ：加入到已有的集群中

#consul服务器192.168.154.11
consul members
consul operator raft list-peers

关闭consul

#192.168.154.10consul leave

consul服务器192.168.154.11查看群集

consul operator raft list-peers

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