Consul 容器服务更新与发现

Consul 容器服务更新与发现/docker 安全/ssl证书管理

一、consul详解

（1）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

（2）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。

1.consul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。

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关键特性

特性	描述
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

二、consul部署

1.实验部署

服务器IP	运行服务
192.168.111.40	运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
192.168.111.50	运行registrator容器、运行nginx容器

2.实验步骤

consul服务器

1. 建立 Consul 服务
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=192.168.111.40 \
-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 -natp | grep consul

启动consul后默认会监听5个端口：
8300：replication、leader farwarding的端口
8301：lan cossip的端口
8302：wan gossip的端口
8500：web ui界面的端口
8600：使用dns协议查看节点信息的端口

2. 查看集群信息
#查看members状态
consul members
Node             Address             Status  Type    Build  Protocol  DC
consul-server01  192.168.111.40:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1

#查看集群状态
consul operator raft list-peers

consul info | grep leader
	leader = true
	leader_addr = 192.168.80.15:8300

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

registrator服务器

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。

docker run -d \
--name=registrator \
--net=host \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restart=always \
gliderlabs/registrator:latest \
--ip=192.168.111.50 \
consul://192.168.111.40:8500

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
--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
docker run -itd -p:88:80 --name test-03 -h test03 httpd
docker run -itd -p:89:80 --name test-04 -h test04 httpd				#-h：设置容器主机名


3. 验证 http 和 nginx 服务是否注册到 consul
浏览器中，输入 http://192.168.111.40:8500，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 
{"consul":[],"httpd":[],"nginx":[]}

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。

1. 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 192.168.80.15;
    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;
    }
}

2. 编译安装nginx
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 && make install

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

3. 配置 nginx
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
     include       mime.types;
     include  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
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 ctrl+c 中止 consul-template 进程。
consul-template --consul-addr 192.168.111.40:8500 \
--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/etc/nginx/vhost/consul_nginx.conf:/usr/sbin/nginx -s reload" \
--log-level=info

//另外打开一个终端查看生成配置文件
upstream http_backend {

   server 192.168.111.50:83;

   server 192.168.111.50:84;

}

server {
    listen 8000;
    server_name localhost 192.168.111.40;
    access_log /var/log/nginx/xjx.com-access.log;
    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;
    }
}



5. 访问 template-nginx
docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE                           COMMAND                  CREATED       STATUS          PORTS                NAMES
9f0dc08956f4   httpd                           "httpd-foreground"       1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:89->80/tcp   test-04
a0bde07299da   httpd                           "httpd-foreground"       1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:88->80/tcp   test-03
4f74d2c38844   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:84->80/tcp   test-02
b73106db285b   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:83->80/tcp   test-01
409331c16824   gliderlabs/registrator:latest   "/bin/registrator -i…"   1 hours ago   Up 1 hours                        registrator

docker exec -it 4f74d2c38844 bash
echo "this is test1 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

docker exec -it b73106db285b bash
echo "this is test2 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

浏览器访问：http://192.168.111.40:8000/ ，并不断刷新。

consul 多节点

//添加一台已有docker环境的服务器192.168.111.50/24加入已有的群集中
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.111.50 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.111.40 &> /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 members


consul operator raft list-peers

三、Docker安全

1.需要优化的方面

尽量不用 --privileged 运行容器(授权容器root用户拥有宿主机的root权限)

尽量不用 --network host 运行容器 (使用 host 网络模式共享宿主机的网络命空间)

尽量不在容器中运行 ssh 服务

2.尽量不做的事

尽量使用最小化的镜像尽量以单一进程运行容器

尽量使用最新版本的应用做镜像主进程

尽量使用最新版本的docker

尽量以最低权限运行容器

尽量下载使用官方的镜像或自己构建镜像从私有仓库下载镜像

尽量使用只读的方式挂载数据卷 -v 宿主机目录:容器目录:ro尽量设置容器重启次数 --restart on-failure:N

尽量以资源限制的方式运行容器 -m  --device-write-bps  --cpu-quota

四、ssl证书管理

1.https请求过程

0)服务端会事先通过 CA 签发证书和私钥

1)客户端发送 https 请求到服务端的 443端口

2)服务端发送包含公钥、证书有效期及 CA 机构等信息的证书给客户端

3)客户端会先通过 CA 验证证书的有效性

4）若证书有效，客户端会在本地随机生成会话密钥并通过服务端发来的公钥加密后返回给服务端

5)服务器用私钥解密获取会话密钥，之后双方即可使用会话密钥加密/解密来实现密文通信

2.如何获取ssl证书？

1）在 阿里云、腾讯云、华为云 等云服务商 申请一年期的免费证书

2）在服务器本地使用 openssl、mkcert、cfssl、certbot（Let's Encrypt）等工具 生成 SSL 证书

3.openssl证书

1）创建 CA 私钥和证书
openssl genrsa -out ca.key 2048                             #生成 ca 私钥
openssl req -new -key ca.key -out ca.csr                    #生成 ca 证书自签名请求文件
openssl x509 -req -days 3650 -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.pem    #生成 ca 证书

2）创建服务端自签名请求文件
openssl genrsa -out server.key 2048
openssl req -new -key server.key -out server.csr

3）使用CA签发服务端证书
openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -signkey ca.key -out server.pem

openssl req -new -key ca.key -out ca.csr #生成 ca 证书自签名请求文件
openssl x509 -req -days 3650 -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.pem #生成 ca 证书

2）创建服务端自签名请求文件
openssl genrsa -out server.key 2048
openssl req -new -key server.key -out server.csr

3）使用CA签发服务端证书
openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -signkey ca.key -out server.pem