Docker consul的容器服务更新与发现

一     什么是服务注册与发现

1，出现的原因

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

2，服务注册与发现的功能

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    nacos eureka consul zookeeper 有什么区别

1. Nacos:

• Nacos 是阿里巴巴开源的服务发现与配置管理平台，支持服务发现、配置管理、健康检查等功能。
• 默认提供了AP(可用性优先)模式，保证了高可用性，在1.0版本之后引入了CP(一致性优先)模式的支持，实现了AP+CP的混合模式，提供了更多的选择。
• 支持动态配置、服务分组、权重调整等高级特性。
• 集成了Dubbo、Spring Cloud等微服务框架，对Spring生态友好。

2. Eureka:

• Eureka 是Netflix开源的服务发现组件，专为云环境设计，强调高可用性。
• 采用AP设计哲学，即使网络分区发生，也能保证服务的注册与发现，避免了因网络问题导致服务列表不准确的问题。
• 不需要额外安装软件，可以直接作为Spring Boot应用部署。
• Netflix已宣布Eureka 2.0的开发停止，但Eureka 1.x依然被广泛使用，并得到社区的支持。

3. Consul:

• Consul 是HashiCorp公司开发的服务网格解决方案之一，提供服务发现与配置管理。
• 采用CP模型，确保强一致性，但在网络分区时可能牺牲可用性。
• 提供了健康检查、KV存储、多数据中心支持等特性。
• 支持HTTP和DNS协议进行服务发现，易于集成到不同环境中。
• 除了Java生态，对其他语言生态也有良好的支持。

4. Zookeeper:

• Zookeeper 是Apache的顶级项目，起初并非专门针对微服务设计，但因其强大的分布式协调能力，常被用作服务发现和配置管理的基础。
• CP模型，保证了数据的一致性，适合需要严格数据一致性的场景。
• 功能强大，支持广泛的分布式协调任务，如选举、队列、锁等。
• 配置相对复杂，运维成本较高，对于初学者来说学习曲线较陡峭。
• 通过客户端或命令行查看服务信息，不如Eureka或Consul那样直接通过浏览器查看方便。

综上所述，选择哪个组件取决于你的具体需求，如是否需要强一致性、与特定框架的集成程度、运维团队的熟悉度等因素。Nacos和Consul提供了较为现代的服务发现和配置管理解决方案，而Eureka和Zookeeper虽然成熟，但在某些方面可能需要更多的定制或有特定的使用场景。

三       什么是consul

1，  consul 介绍

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）。

2，    consul 的两种模式

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。

2.1 client模式

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。

2.2 server模式

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。

3，  server-leader 是干嘛的

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。

4， 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。
  

5， consul   原理

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。

四    consul  端口

启动consul后默认会监听5个端口：

1，   83008

replication（副本同步）  leader （领导者）   farwarding（转发）的端口

用于集群内数据的读写和复制（Raft 协议的通信）。在集群中的各个节点之间同步状态和数据变更时

2，   8301

lan cossip的端口    （内部统一数据中心 端口通信）

LAN（局域网）Gossip 协议的端口，用于单个数据中心内的成员之间传播健康检查信息、服务发现信息等状态更新，维持集群成员间的状态同步。

3，   8302

wan gossip的端口    （不同数据中心 端口通信）

WAN（广域网）Gossip 协议的端口，用于跨数据中心之间的成员通信，确保不同数据中心的Consul集群能够相互发现和同步信息。

4，   8500

web ui界面的端口

提供 HTTP API 和 Web UI 的端口，允许用户通过HTTP请求来注册服务、获取服务列表、执行健康检查等操作，同时也可以通过Web界面来直观地查看和管理Consul集群的状态。

5，   8600

使用dns协议查看节点信息的端口

提供 HTTP API 和 Web UI 的端口，允许用户通过HTTP请求来注册服务、获取服务列表、执行健康检查等操作，同时也可以通过Web界面来直观地查看和管理Consul集群的状态。

五    consul 数据流向

你创建容器，启动容器     会写到 docker.sock 文件

cadvison 监控这个过程

然后registrator 自动发现获取  这些容器应用的ip：端口    

发送到 服务端的自动注册              

23机器是   nginx 负载均衡服务器，本身是通过配置文件upstream 模块进行负载均衡，13 机器是后端真实服务器  

上述架构弊端：就是加一台  或者减一台真实服务器    都需要手动更改nginx （负载均衡服务器）   的配置文件

这样，做自动注册与自动发现，省略这些麻烦的过程

六     实验模拟 consul 部署

（一）， 实验环境

consul服务器              192.168.217.88       运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程

registrator服务器        192.168.217.77       运行registrator容器、运行nginx容器

（二），consul服务器

1， 准备安装包   并解压

2，将可执行文件  移到指定目录

3  设置代理，在后台启动 consul 服务端

代码展示：

 consul agent \
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.217.88 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &
 

代码详解：

• -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。
  

4    查看端口

浏览器访问 8500 端口

5，   查看集群信息

5.1 查看members状态  

consul members

5.2 查看集群状态

consul operator raft list-peers

或者   consul info | grep leader

6， 通过 http api 获取集群信息

6.1 查看集群server成员

curl 127.0.0.1:8500/v1/status/peers

6.2 集群 server-leader

curl 127.0.0.1:8500/v1/status/leader

6.3 注册的所有服务

curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services

6.4 查看 nginx 服务信息

curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nginx

6.5 集群节点详细信息

curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nodes    

（三），  registrator服务器

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。

1，安装 Gliderlabs/Registrator

docker run -d \
--name=registrator \
--net=host \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restart=always \
gliderlabs/registrator:latest \
--ip=192.168.217.77 \
consul://192.168.217.88:8500
 
 
--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。

2， 测试服务发现功能是否正常

docker run -itd -p:83:80 --name test-01 -h test01 nginx

docker run -itd -p:84:80 --name test-02 -h test02 nginx

#-h：设置容器主机名

3， 验证 http 和 nginx 服务是否注册到 consul

3.1 图像化界面浏览器验证

浏览器中，输入 http://192.168.217.88:8500，在 Web 页面中“单击 NODES”，然后单击“consurl-server01”，会出现 2个服务。

3.2 文字浏览器验证

或者 在consul服务器使用curl测试连接服务器

3.3 关容器

关容器 会自动从 名单 减掉

七      consul-template 介绍

1，consul-template 是什么

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。

2， consul-template  功能

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。

八      实验模拟  consul-template

1， 实验环境

192.168.217.88 consul 机器  

编译安装nginx (做反向代理服务器)

安装 template  做自动替换nginx配置文件

2，准备 template nginx 模板文件

在consul服务器上操作

vim /opt/consul/nginx.ctmpl

#定义nginx upstream一个简单模板
upstream http_backend {
  {{range service "nginx"}}
   server {{.Address}}:{{.Port}};
   {{end}}
}
 
#定义一个server，监听8000端口，反向代理到upstream
server {
    listen 8000;
    server_name localhost 192.168.10.23;
    access_log /var/log/nginx/kgc.com-access.log;             #修改日志路径
    index index.html index.php;
    location / {
        proxy_set_header HOST $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header Client-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_pass http://http_backend;
    }
}

3, 编译安装nginx

安装 编译环境

创  程序用户

解压 nginx 压缩包

编译安装

为了 可以补全

代码如下：

yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
cd /opt/nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx && make -j4 && make install
 
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

4，  配置 nginx

4.1  修改配置文件 添加虚拟主机目录

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

4.2 创建虚拟主机目录

4.3 创建日志文件目录

4.4  启动nginx

5， 安装 template

准备压缩包

解压

放置  指定路径

6，  启动template 查看结果

在前台启动 template 服务，启动后不要按 ctrl+c 中止 consul-template 进程。

1. consul-template --consul-addr 192.168.217.88:8500 \
2. --template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
3. --log-level=info

另外打开一个终端查看生成配置文件

7 ，   验证访问代理nginx 是否做到轮询效果

去到 registrator服务器

找到 这两个容器

进入容器 创页面

浏览器访问：http://192.168.217.88:8000/，并不断刷新。（代理服务器nginx）

也可查看 两个容器的 日志

docker logs -f test-01
docker logs -f test-02

8，  增加一个 nginx 容器节点

增加一个 nginx 容器节点，测试服务发现及配置更新功能

去到 registrator服务器

去到 consul 服务器

观察 template 服务，会从模板更新/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf 文件内容，并且重载 nginx 服务。

即在registrator服务器 增加nginx 容器    

访问 consul 服务器 对应的8500 端口  web 界面会 自动新增 该容器信息

且     consul 服务器    的/usr/local/nginx/conf/vhost （template控制的 前端负载均衡nginx    的配置文件）   也会自动更新

九      consul 多节点  实验

添加一台已有docker环境的服务器192.168.217.99/24加入已有的群集中   （docker 20.10.17 版本）

1，拷贝 consul 到 新机器

2， 启动99 机器   consul 服务

consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.217.99 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.217.88 &> /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

3，查看集群

consul operator raft list-peers
 
这个命令用于展示Consul集群中Raft协议配置的所有节点信息。通过运行这个命令，你可以看到每个节点的ID、地址、状态（例如领导者或跟随者）、是否具有选举权以及使用的Raft协议版本等详情，从而帮助你了解集群的当前拓扑结构和节点状态。
 
 
consul members
用于显示当前Consul集群中各成员节点的信息。这包括各节点的地址、状态（如"alive"（存活）、"left"（已离开）或"failed"（失败））以及其他相关细节。此命令依据Gossip协议获取成员信息，因此所显示的状态可能具有最终一致性，即在某一时刻查询到的信息可能是稍有延迟的快照。此命令有助于监控集群的健康状况和成员变化。

十     总结

1.启动consul后默认会监听的5个端口

8300：集群内部数据的读写和复制

8301：单个数据中心gossip协议通讯

8302：夸数据中心gossip协议通讯

8500：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：采用DNS协议提供服务发现功能

2.Consul用来解决什么问题

如果后端有大规模的服务节点集群是配置麻烦的问题

每次后端服务网络位置变化都需要人工修改前端调度器配置的问题

3.服务的自动发现和注册 consul

registrator 发现应用的网站位置，并发送给 consul server 的自动发现模块进行注册

4.Consul Agent （Server/Client）

consul_client 收集自动发现的信息，将所有需要注册的信息转发到server节点，不持久化这些信息

consul_server 持久化所有信息到本地，通过server-leader将信息同步给其他的server节点，以及各个节点的健康测试

consul-template 基于consul的注册的信息自动替换配置文件