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前言
一、什么是服务注册与发现
二、 Docker-Consul 概述
1、Consul 概念
2、Consul 提供的一些关键特性
3、Consul 的优缺点
4、传统模式与自动发现注册模式的区别
4.1 传统模式
4.2 自动发现注册模式
5、Consul 核心组件
5.1 Consul-Template组件
5.2 Consu…目录
前言
一、什么是服务注册与发现
二、 Docker-Consul 概述
1、Consul 概念
2、Consul 提供的一些关键特性
3、Consul 的优缺点
4、传统模式与自动发现注册模式的区别
4.1 传统模式
4.2 自动发现注册模式
5、Consul 核心组件
5.1 Consul-Template组件
5.2 Consul Server组件
5.3 Consul Agent组件
5.4 Registrator组件
6、启动 Consul 默认监听的5个端口
7、zookeeper 和 consul 的区别
三、Docker-Consul 部署
1、部署 Consul 服务器
1.1 安装 Consul 服务
1.2 设置代理在后台启动 consul 服务端
1.3 查看 Consul 集群信息
1.4 通过 http api 获取集群信息
2、部署 Registrator 服务器
2.1 安装 Gliderlabs/Registrator
2.2 测试服务发现功能是否正常
2.3 验证 nginx 和 apache 服务是否注册到 consul
四、添加 Consul-template 组件
1、准备 template nginx 模板文件
2、编译安装nginx
3、配置 nginx
4、配置并启动 template
5、访问 template-nginx
6、增加一个 nginx 容器节点
7、关闭一个 nginx 容器节点
五、consul 多节点服务
1、添加一台已有docker环境的服务器到集群中
2、查看集群信息 前言
在当今的微服务架构中容器化和服务发现已经成为了不可或缺的一部分。Docker作为目前最流行的容器化解决方案之一而Consul则是一个强大的服务发现工具它们的结合为构建可靠的、可扩展的应用程序提供了便利
本文旨在探讨如何有效地使用Docker和Consul来实现容器服务的更新与发现。我们将深入研究如何利用这些工具来简化微服务架构中的部署和管理以及如何确保服务的高可用性和可靠性。通过本文的学习读者将能够更好地理解如何利用Docker-Consul组合来构建灵活且稳健的容器化应用程序
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、 Docker-Consul 概述
1、Consul 概念
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 两种运行模式 server 和 client 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 2、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
3、Consul 的优缺点
优点
灵活性与可移植性 Docker提供了轻量级的容器化解决方案使得应用程序可以在不同环境中以相同的方式运行而Consul则为这些容器提供了动态服务发现和配置能力自动化部署与扩展 结合Docker和Consul可以实现快速部署和水平扩展使得新的服务实例可以自动注册并加入到服务发现中高可用性 Consul具有分布式架构和健康检查机制能够确保服务的高可用性并及时发现和替换失效的实例集成生态系统 Docker和Consul都有丰富的生态系统和社区支持能够与其他工具和平台如Kubernetes、Prometheus等无缝集成
缺点
学习曲线 对于初学者来说Docker和Consul的学习曲线可能较为陡峭特别是对于复杂的部署和管理场景复杂性 在大规模部署和管理时需要考虑到Docker容器和Consul集群的复杂性需要一定的专业知识和经验来进行有效的管理性能开销 使用Consul进行服务发现和配置管理可能会带来一定的性能开销特别是在大规模部署时需要谨慎评估和优化
综合来看Docker和Consul的结合为微服务架构提供了强大的基础设施但在使用过程中需要权衡好其优势和劣势以便更好地应用于实际场景中
4、传统模式与自动发现注册模式的区别
4.1 传统模式
在传统模式下应用程序通常需要硬编码或手动配置其依赖的服务的位置和连接信息。这意味着每当服务的位置或连接信息发生变化时就需要手动更新相关配置。传统模式下通常会使用静态配置文件或环境变量来指定服务的位置和连接信息
优点
直观配置直接可见易于理解和管理控制可以精确控制服务之间的连接和通信
缺点
维护困难当服务数量增多或者服务位置频繁变化时手动维护配置将变得复杂和困难不灵活对于动态环境如云端部署和快速变化的架构静态配置显得不够灵活 4.2 自动发现注册模式
自动发现注册模式利用服务发现工具比如Consul、etcd等来动态地注册和发现服务实例。应用程序不需要显式地知道服务的位置而是通过服务发现工具来获取所需服务的实际位置和连接信息。当新的服务实例加入或退出时服务发现工具会自动更新可用服务的列表
优点
动态性适应动态环境和快速变化的架构能够自动适应服务实例的变化简化配置减少了手动配置的工作提高了系统的灵活性和可维护性
缺点
学习成本需要学习和理解服务发现工具的工作原理和使用方法引入新技术对于一些传统架构的应用来说引入服务发现工具可能需要进行较大的改动和调整 总的来说自动发现注册模式相对于传统模式更加智能化和高效能够适应大规模、动态变化的系统环境
5、Consul 核心组件 5.1 Consul-Template组件
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
以下是 Consul-Template 的一些关键概念 模板文件模板文件是包含占位符或变量的文件用于生成最终的配置文件。这些占位符会在运行时由 Consul-Template 替换为实际的数值、 Consul 数据源Consul-Template 从 Consul 服务中获取数据。Consul 是一个用于服务发现、健康检查和动态配置的工具Consul-Template 可以从 Consul 中读取键值对等数据 模板语法Consul-Template 使用类似于 Go 语言模板包的语法来定义模板文件中的变量和控制结构。这使得用户能够在模板文件中使用条件语句、循环等控制结构 生成配置文件Consul-Template 根据模板文件和从 Consul 中获取的数据生成最终的配置文件。这些配置文件可以用于配置各种应用程序或服务 自动更新Consul-Template 具有自动更新功能可以监视 Consul 中的数据变化并在数据发生变化时重新生成配置文件。这样可以确保配置文件始终保持最新状态
总的来说Consul-Template 可以帮助简化配置管理过程使得将动态数据注入到配置文件中变得更加灵活和高效
5.2 Consul Server组件
作为注册中心Consul Server 负责维护服务目录记录当前可用的服务实例及其位置信息负责执行健康检查来确保服务的可用性定期检查服务实例的健康状态如果某个服务实例出现故障或不可用Consul会将其标记为不健康并从服务目录中移除同时服务实例新增或者恢复Consul会将其加入到服务目录中提供了KV存储用于存储配置信息、应用程序状态等。这个分布式键值存储可以用于共享配置、动态更新应用程序参数等场景支持事件处理机制可以发布和订阅各种事件例如服务状态变更、健康检查结果等
5.3 Consul Agent组件
是一个轻量级的代理程序用于运行在每个部署了服务的节点上。它负责与Consul集群通信并执行各种任务包括服务注册、健康检查、服务发现和处理来自其他节点的RPC请求等
5.4 Registrator组件
是一个服务注册器它是一个独立的进程运行在容器编排环境中它的主要作用是监视运行中的服务实例并将它们注册到服务发现系统中例如Consul或etcd。通过这种注册其他服务可以发现并与这些服务进行通信而无需事先知道它们的位置或IP地址
6、启动 Consul 默认监听的5个端口
Consul 是一种用于服务发现、配置和管理的工具它使用了一些默认的端口来实现不同的功能。在启动 Consul 时默认监听的五个端口如下 8300用于内部集群通信的RPC服务端口。这是Consul代理之间进行Raft协议通信所使用的端口。Raft协议用于保证Consul集群中数据的一致性和可靠性 8301用于成员节点之间的LAN gossip通信的UDP端口。此端口用于Consul代理之间进行局域网LAN级别的成员信息交换例如心跳检测、健康状态更新等 8302这是用于Serf WAN广域网通信的UDP端口。如果您的Consul集群跨越多个数据中心则节点之间的Serf通信将使用8302端口 8500这是用于Web UI的端口。Consul提供了一个Web界面供用户可视化地查看集群中的节点、服务、健康检查等信息。通过访问8500端口用户可以在浏览器中访问Consul的Web UI 8600用于DNS查询的DNS接口。Consul提供了一个DNS服务器使得应用程序可以通过DNS方式来发现服务。这个端口用于处理DNS查询请求。 这些默认端口的详细说明可以帮助您更好地理解Consul在集群中的通信和管理方式。在启动Consul时确保这些端口没有被其他应用程序占用以确保Consul能够正常运行并实现所需的功能
7、zookeeper 和 consul 的区别
zookeeper 使用临时节点特性来用于服务发现当服务断开时临时节点删除这种服务发现机制比心跳检测更精致复杂但是同样也有一些固有的扩展性问题和增加客户端复杂性所有的服务端都必须维持同 zookeeper 的活动连接
consul 的服务发现机制Consul 在集群的每一个节点都运行一个客户端这些客户端就是 gossip pool分布式健康检查 分布式健康检查的一部分gossip 协议实现在服务宕机发现上很高效无论服务集群中服务数多少Consul 可以通过简单的检查服务返回200状态来进行健康检查
区别consulzookeeper一致性协议cp模型cp模型健康检查TCP/HTTP/gRPC/CmdKeepAlive负载均衡策略Fabio-雪崩保护无无自动注销实例不支持支持访问协议HTTP/DNSTCP监听支持支持支持多数据中心支持不支持跨注册中心同步支持不支持SpringCloud集成支持不支持Dubbo集成不支持支持K8s集成支持不支持
三、Docker-Consul 部署
主机主机名IP 地址需要安装的软件Consul 服务器consul172.16.12.10docker-ce、consul、consul-template、nginxRegistrator 服务器registrator172.16.12.15doker-ce、registrator、运行nginx和apache容器
1关闭所有设备的防火墙和核心防护
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
2修改两台服务器的主机名方便区分
[rootlocalhost ~]#hostnamectl set-hostname consul
[rootlocalhost ~]#bash #修改consul服务器主机名[rootlocalhost ~]#hostnamectl set-hostname registrator
[rootlocalhost ~]#bash #修改registrator服务器主机名
1、部署 Consul 服务器
1.1 安装 Consul 服务
[rootconsul ~]#mkdir /opt/consul
[rootconsul consul]#cd /opt/consul #需在此路径上传 consul_0.9.2_linux_amd64.zip
[rootconsul consul]#unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
[rootconsul consul]#mv consul /usr/local/bin/ 1.2 设置代理在后台启动 consul 服务端
[rootconsul consul]#consul agent \
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir/var/lib/consul-data \
-bind172.16.12.10 \
-client0.0.0.0 \
-nodeconsul-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-expect2 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
[rootconsul consul]#ss -natp | grep consul
#过滤consul的进程判断consul服务是否启动 1.3 查看 Consul 集群信息
#查看members状态
consul members #查看集群状态
consul operator raft list-peers #返回有关当前Consul集群中领导者节点的信息
consul info | grep leader 1.4 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 #查看集群 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 2、部署 Registrator 服务器
2.1 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。运行一个 Registrator 容器开启自动发现服务
docker run -d \
--nameregistrator \
--nethost \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restartalways \
gliderlabs/registrator:latest \
--ip172.16.12.15 \
consul://172.16.12.10:8500# --nethost 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
# --restartalways 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 2.2 测试服务发现功能是否正常
#创建并运行容器测试服务发现功能是否正常
docker run -itd -p:80:80 --name nginx-01 -h nginx01 nginx
docker run -itd -p:81:80 --name nginx-02 -h nginx02 nginx
docker run -itd -p:82:80 --name apache-03 -h apache03 httpd
docker run -itd -p:83:80 --name apache-04 -h apache04 httpd
#-h设置容器主机名docker ps -a #查看当前所有的容器 2.3 验证 nginx 和 apache 服务是否注册到 consul 步骤 ①浏览器中输入 http://172.16.12.10:8500 ②在 Web 页面中“单击 NODES”然后单击“consurl-server01”会出现 5 个服务 #在consul服务器使用curl测试连接服务器
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services 四、添加 Consul-template 组件
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
1、准备 template nginx 模板文件
在 consul 服务器上操作
#定义nginx upstream一个简单模板用于配置反向代理时的后端服务器列表
vim /opt/consul/nginx.ctmpl
upstream http_backend {
#定义了一个名为http_backend的upstream块它是一个逻辑组用于将请求转发到后端服务器{{range service nginx}}
#这是Go语言的模板语法它会在每个Nginx服务实例上迭代执行内部的代码块。在Docker环境中可能有多个Nginx服务实例运行这个模板会为每个实例生成一行配置server {{.Address}}:{{.Port}};
#定义了每个后端服务器的地址和端口号。.Address和.Port是从服务发现工具比如Consul中获取的后端服务的IP地址和端口号{{end}}
}
#将Nginx的请求转发到一组由服务发现工具管理的后端服务器上这些后端服务器由nginx服务定义并且它们的地址和端口号会动态地从服务发现工具中获取#定义一个server监听8000端口反向代理到upstream
server {listen 8000;server_name localhost 172.16.12.10;access_log /var/log/nginx/dh.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;}
} 2、编译安装nginx
在 consul 服务器上操作
yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#上传nginx安装包到当前目录下再解压到/opt/目录下
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
cd /opt/nginx-1.12.0/
./configure --prefix/usr/local/nginx --usernginx --groupnginx make -j2 make install
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/ 3、配置 nginx
在 consul 服务器上操作
#修改nginx主配置文件
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {include mime.types;include /usr/local/nginx/conf/vhost/*.conf; #添加虚拟主机目录default_type application/octet-stream;
...... #创建虚拟主机目录
mkdir /usr/local/nginx/conf/vhost
#创建日志文件目录
mkdir /var/log/nginx
#启动nginx
nginx 4、配置并启动 template
在 consul 服务器上操作
#安装 template 组件安装包解压后能直接使用
#上传consul-template安装包到当前目录下
unzip consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip -d /opt/
cd /opt/
mv consul-template /usr/local/bin/ #在前台启动 template 服务启动后不要按 ctrlc 中止 consul-template 进程
consul-template --consul-addr 172.16.12.10:8500 \
--template /opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload \
--log-levelinfo #在另外打开一个consul终端查看生成配置文件
cd /usr/local/nginx/conf/vhost/
#切换至虚拟主机目录
ls
#查看生成的配置文件
cat test.conf 5、访问 template-nginx
docker ps #查看当前正在运行中的容器#在现实生产环境中两个后端nginx容器提供的静态页面内容是一样的这里为了方便查看轮询效果采用不同的界面
docker exec -it nginx-01 bash #进入nginx-01容器内更改网页文件
echo this is test01 web /usr/share/nginx/html/index.html
exitdocker exec -it nginx-02 bash #进入nginx-02容器内更改网页文件
echo this is test02 web /usr/share/nginx/html/index.html
exit浏览器访问http://172.16.12.10:8000/并不断刷新 6、增加一个 nginx 容器节点
1增加一个 nginx 容器节点测试服务发现及配置更新功能
docker run -itd -p:84:80 --name nginx-03 -h nginx03 nginx#观察 template 服务会从模板更新/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf 文件内容并且重载 nginx 服务 2查看/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf 文件内容
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf 3通过浏览器测试访问http://172.16.12.10:8000/并不断刷新 4查看三台 nginx 容器日志请求正常轮询到各个容器节点上
docker logs -f nginx-01
docker logs -f nginx-02
docker logs -f nginx-03 7、关闭一个 nginx 容器节点
1关闭一个 nginx 容器节点
docker stop nginx-01 #关闭nginx-01容器节点
2查看/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf 文件内容 cat /usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf 3浏览器访问http://172.16.12.10:8000/并不断刷新 五、consul 多节点服务
1、添加一台已有docker环境的服务器到集群中
1拷贝 consul 相关服务文件到新的consul节点 scp /usr/local/bin/consul 172.16.12.12:/usr/local/bin/ 2 启动 consul 服务
#添加一台已有docker环境的服务器172.16.12.12/24加入已有的群集中
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir/var/lib/consul-data \
-bind172.16.12.12 \
-client0.0.0.0 \
-nodeconsul-server02 \
-enable-script-checkstrue \
-datacenterdc1 \
-join 172.16.12.10 /var/log/consul.log #-enable-script-checkstrue 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 2、查看集群信息
两个 consul 服务器节点都能查看
#查看members状态
consul members#查看集群状态
consul operator raft list-peers web 页面查看集群状态 步骤 ①浏览器中输入 http://172.16.12.10:8500 或者 http://172.16.12.12:8500 ②在 Web 页面中“单击 SERVICES”然后单击“consurl”会出现 consul 集群节点信息
