把倒立的世界腾空

部署docker+consul+consul-Template+Registrator自动发现容器服务实现高可用集群负载均衡

- 一、consul
- - 1、概述
  - 2、特点
  - 3、优势
  - 4、基本架构
- 二、Consul-template
- 三、Registrator
- 四、docker+consul集群部署
- - 1、环境准备
  - 2、安装docker-compose
  - 3、安装consul
  - 4、启动consul
  - 5、查询服务
  - 6、安装Registrator
  - 7、验证consul集群
  - 8、安装并启动nginx服务（作为反向代理服务器）
  - 9、安装consul-template
  - 10、启动模板，进入监控状态
  - 11、验证访问网页
  - 12、验证自动发现服务

一、consul

1、概述

Consul 是一个分布式，高可用，支持多数据中心的服务发现和配置共享的服务软件，由 HashiCorp 公司用 Go 语言开发, 基于 Mozilla Public License 2.0 的协议进行开源。在Consul的文档上，Consul 支持Service Discovery, Health Checking, Key/Value Store, Multi DataCenter。运用Consul,可以在系统中build复杂的应用和服务的发现等。Consul有多个组件，但总体而言，它是基础架构中的一款服务发现和配置的工具。（同类型的还有zookeeper和Etcd）

2、特点

服务发现：Consul客户能够注册一个服务，比如api或mysql，其他客户可以在Consul上查询一个指定服务的提供者。Consul提供DNS和HTTP的服务发现接口。
健康检查：Consul可以灵活的使用脚本等来检测注册在其上的服务是否可用，不健康的服务Consul也能够灵活处理，比如提供服务的主机内存使用超过90%，我们可以配置让Consul不要把这样的服务提供给服务调用者。
key/value存储：这个功能和etcd有些类似，可以通过HTTP API方便地使用。
多数据中心支持：Consul支持开箱即用的多数据中心支持，这意味着用户不用建立额外的抽象层让业务扩展到各个区域。

3、优势

使用 Raft 算法来保证一致性，比复杂的 Paxos 算法更直接，相比较而言，zookeeper 采用的是 Paxos，而 etcd使用的则是 Raft
支持多数据中心，内外网的服务采用不同的端口进行监听。多数据中心集群可以避免单数据中心的单点故障,而其部署则需要考虑网络延迟，分片等情况等，zookeeper 和 etcd 均不提供多数据中心功能的支持
支持健康检查，etcd 不提供此功能
支持 http 和 dns 协议接口，zookeeper 的集成较为复杂, etcd 只支持 http 协议. 官方提供web管理界面，etcd 无此功能

4、基本架构

提供服务给Consul的节点需要运行一个Consul agent，agent可以运行为server或client模式，服务调用或使用KV存储的节点运行agent不是必需的。agent负责服务和节点的健康检测。
agent与一个或多个Consul Server进行交互。Consul Server用于存放和复制数据。
在一个集群中，Consul Server一般为奇数个，常用为3、5、7，它们会使用consensus protocol来选出一个leader。
服务使用节点可以查询Consul agent，而不管这个agent运行在什么模式，因为运行在client模式下的agent虽然不保存数据，但是它会将请求转发到Consul Server。

二、Consul-template

compose-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，可以选择送行shell命令执行更新操作，重新加载Nginx
consul-template是基于consul自动替换配置文件的应用
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使得consul-template特别适合动态的创建配置文件，也就是自动化增加服务

三、Registrator

Registrator，它一个是独立的服务注册器，无需依赖任何集群管理系统

通过docker socket直接监听容器event，根据容器启动/停止等event来注册/注销服务
每个容器的每个exposed端口对应不同的服务
支持可插拔的registry backend，默认支持Consul, etcd and SkyDNS
自身也是docker化的，可以容器方式启动
用户可自定义配置，如服务TTL（time-to-live）、服务名称、服务tag等

四、docker+consul集群部署

1、环境准备

consul服务器：192.168.245.209
软件包：docker-compose，consul_0.9.2_linux_amd64.zip

docker容器服务器（提供web服务）：192.168.245.210
安装Registrator，启动4个容器，2个nginx，2个apache

事先都要先安装好docker，此处省略安装docker的步骤

2、安装docker-compose

将docker-compose直接放入/usr/local/bin下，添加执行权限

[root@consul ~]# cd /usr/local/bin

[root@consul bin]# chmod +x docker-compose 

[root@consul bin]# docker-compose -v
docker-compose version 1.21.1, build 5a3f1a3

3、安装consul

创建一个目录存放consul软件包并解压，解压生成一个可执行文件consul，将它移动到/usr/bin可方便使用

[root@consul ~]# mkdir consul

[root@consul ~]# cd consul/
[root@consul consul]# unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip 
Archive:  consul_0.9.2_linux_amd64.zip
  inflating: consul 
                   
[root@consul consul]# ls
consul  consul_0.9.2_linux_amd64.zip

[root@consul consul]# mv consul /usr/bin

4、启动consul

[root@consul consul]# consul agent \  
-server \  
-bootstrap \  
-ui \  
-data-dir=/var/lib/consul-data \  
-bind=192.168.245.209 \   
-client=0.0.0.0 \    
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &  
[1] 21443

参数解释：

consul agent   
agent指令是consul的核心，运行在consul集群的每个node上的daemon，agent可以run在server或者是client上，每个agent都可以提供DNS或者是HTTP的接口，负责health check和service发现等。用consul agent命令可以启动，具体可run "consul agent --help"查看参数

-server  
定义agent运行在server模式

-bootstrap  
bootstrap模式，该模式node可以指定自己作为leader，而不用进行选举

-ui   
启用内置的静态web UI服务器，就是支持web页面管理的意思

-data-dir=/var/lib/consul-data    
提供一个目录用来存放agent的状态,所有的agent允许都需要该目录,该目录必须是稳定的,系统重启后都继续存在

-bind=192.168.245.209   
该地址用来在集群内部的通讯，集群内的所有节点到地址都必须是可达的，默认是0.0.0.0

-client=0.0.0.0   
consul服务侦听地址，这个地址提供HTTP、DNS、RPC等服务，默认是127.0.0.1所以不对外提供服务，如果你要对外提供服务改成0.0.0.0

-node=consul-server01    
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

&> /var/log/consul.log &  
把所有信息都输出到日志并在后台运行，停止用ctrl+c

[root@consul consul]# jobs
[1]+  运行中               consul agent -server -bootstrap -ui -data-dir=/var/lib/consul-data -bind=192.168.245.209 -client=0.0.0.0 -node=consul-server01 &>/var/log/consul.log &

查看集群成员

[root@localhost consul]# consul members   
Node             Address               Status  Type    Build  Protocol  DC
consul-server01  192.168.245.209:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1

5、查询服务

一旦agent启动并且服务同步了，我们可以通过HTTP的API来查询服务

[root@consul consul]# curl 127.0.0.1:8500/v1/status/peers  //查看集群server成员
["192.168.245.209:8300"]

[root@consul consul]# curl 127.0.0.1:8500/v1/status/leader  //查看集群leader
"192.168.245.209:8300"

[root@consul consul]# curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services  //注册的所有服务
{"consul":[]}

[root@consul consul]# curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nodes  //查看节点信息
[{"ID":"e720d654-5e27-95ec-aa2f-97cb4f25161c","Node":"consul-server01","Address":"192.168.245.209","Datacenter":"dc1","TaggedAddresses":{"lan":"192.168.245.209","wan":"192.168.245.209"},"Meta":{},"CreateIndex":5,"ModifyIndex":6}][root@consul consul]#

6、安装Registrator

192.168.245.210（容器服务器端做以下操作）
安装启动registrator

[root@docker ~]# docker run -d \
--name=registrator \
--net=host \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restart=always \
gliderlabs/registrator:latest \
-ip=192.168.245.210 \
consul://192.168.245.209:8500

[root@docker ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                           COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
8875301bfc45        gliderlabs/registrator:latest   "/bin/registrator -i…"   2 minutes ago       Up 2 minutes                            registrator

启动2个nginx服务和2个apache服务，指定不同的映射端口，-h：指定容器内部的主机名

[root@localhost ~]# docker run -itd -p:83:80 --name test-01 -h test01 nginx
[root@localhost ~]# docker run -itd -p:84:80 --name test-02 -h test02 nginx
[root@localhost ~]# docker run -itd -p:88:80 --name test-03 -h test03 httpd
[root@localhost ~]# docker run -itd -p:89:80 --name test-04 -h test04 httpd

[root@docker ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                           COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
00304eb157c6        httpd                           "httpd-foreground"       5 seconds ago       Up 4 seconds        0.0.0.0:89->80/tcp   test-04
3ea5721d5671        httpd                           "httpd-foreground"       13 seconds ago      Up 12 seconds       0.0.0.0:88->80/tcp   test-03
c8ec5385df86        nginx                           "/docker-entrypoint.…"   44 seconds ago      Up 42 seconds       0.0.0.0:84->80/tcp   test-02
b9056d529275        nginx                           "/docker-entrypoint.…"   39 minutes ago      Up 39 minutes       0.0.0.0:83->80/tcp   test-01
8875301bfc45        gliderlabs/registrator:latest   "/bin/registrator -i…"   53 minutes ago      Up 53 minutes                            registrator
[root@docker ~]#

7、验证consul集群

真机验证访问192.168.245.209:8500可以看到容器群集1个节点下的4个服务

回到consul服务端查看服务，多了apache和nginx的服务:

[root@consul consul]# curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services
{"consul":[],"httpd":[],"nginx":[]}

另外真机也可以访问到容器内部的apache和nginx服务

8、安装并启动nginx服务（作为反向代理服务器）

在consul服务器上进行如下操作：

[root@consul consul]# yum -y install gcc pcre-devel zlib-devel 

[root@consul consul]# tar zvxf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt

[root@consul consul]# cd /opt/nginx-1.12.0/
[root@consul nginx-1.12.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx   //配置安装目录

[root@consul nginx-1.12.0]# make && make install

修改nginx配置文件

[root@consul nginx-1.12.0]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

http {
	include       mime.types;
	include vhost/*.conf;   //包含vhost目录下的.conf配置文件，这个文件会通过Consul-template模板自动生成
	default_type  application/octet-stream;

[root@consul nginx-1.12.0]# mkdir /usr/local/nginx/conf/vhost   //创建vhost目录
[root@consul nginx-1.12.0]# mkdir /var/log/nginx         //创建日志存放目录
[root@consul nginx-1.12.0]# /usr/local/nginx/sbin/nginx    //启动nginx

9、安装consul-template

[root@consul nginx-1.12.0]# cd ~/consul/

[root@consul consul]# ls
consul_0.9.2_linux_amd64.zip  consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip  nginx-1.12.0.tar.gz  nginx.ctmpl

[root@consul consul]# unzip consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip 
Archive:  consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip
  inflating: consul-template   
  
[root@consul consul]# mv consul-template /usr/local/bin  //拷贝到系统环境变量下可以直接使用

编辑consul-template模板文件

[root@consul consul]# vim nginx.ctmpl
upstream http_backend {   //声明后端服务器池
  {{range service "nginx"}}
   server {{.Address}}:{{.Port}};   //读取节点的地址和端口
   {{end}}
}
server {
  listen 83;   //指定监听consul的端口
  server_name localhost 192.168.245.209;   //监听本地代理服务器地址
  access_log /var/log/nginx/nginx-access.log; //日志目录，没有需要自己创建
  index index.html index.php;
  location / {   //配置反向代理
    proxy_set_header HOST $host;   //$host就是nginx代理服务器，也就是客户端请求的host
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;   //将$remote_addr的值放进变量X-Real-IP中,可以看见用户真实的ip，也就是客户端的真实ip
    proxy_set_header Client-IP $remote_addr; ///将$remote_addr的值放进变量Client-IP中,代表请求的客户端ip
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass http://http_backend;   //跳转的服务器池
   }
}

10、启动模板，进入监控状态

[root@consul consul]# consul-template -consul-addr 192.168.245.209:8500 -template "/root/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/nginxrr.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" --log-level=info
2020/09/23 16:55:52.438669 [INFO] consul-template v0.19.3 (ebf2d3d)
2020/09/23 16:55:52.438687 [INFO] (runner) creating new runner (dry: false, once: false)
2020/09/23 16:55:52.439246 [INFO] (runner) creating watcher
2020/09/23 16:55:52.439498 [INFO] (runner) starting
2020/09/23 16:55:52.439518 [INFO] (runner) initiating run
2020/09/23 16:55:52.444750 [INFO] (runner) initiating run
2020/09/23 16:55:52.445957 [INFO] (runner) rendered "/root/consul/nginx.ctmpl" => "/usr/local/nginx/conf/vhost/nginxrr.conf"
2020/09/23 16:55:52.445975 [INFO] (runner) executing command "/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" from "/root/consul/nginx.ctmpl" => "/usr/local/nginx/conf/vhost/nginxrr.conf"
2020/09/23 16:55:52.446011 [INFO] (child) spawning: /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

参数解读：
-consul-addr：指定consul集群监听地址
-template 后面是模板参数 第一个是模板地址，冒号后的第二个参数是输出位置，第三个表示输出后重载nginx配置文件
-log-level 日志级别 通常是info warn之类

执行成功后vhost下就会产生相应的conf文件了，查看发现已经获取到了后端web服务器的地址了

[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/vhost/
nginxrr.conf
[root@localhost vhost]# vim nginxrr.conf 

upstream http_backend {

   server 192.168.245.210:83;

   server 192.168.245.210:84;

}
server {
  listen 83;
  server_name localhost 192.168.245.209;
  access_log /var/log/nginx/nginx-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;
   }
}

查看已经启动了nginx（83端口）了

[root@localhost vhost]# netstat -anpt | grep 83
tcp        0      0 192.168.245.209:8300    0.0.0.0:*               LISTEN      76973/consul        
tcp        0      0 192.168.245.209:8301    0.0.0.0:*               LISTEN      76973/consul        
tcp        0      0 192.168.245.209:8302    0.0.0.0:*               LISTEN      76973/consul        
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      83668/nginx: master 
tcp        0      0 0.0.0.0:83              0.0.0.0:*               LISTEN      83668/nginx: master

进入容器将ngxin的默认主页内容换掉便于测试

[root@docker ~]# docker exec -it b9 bash

root@test01:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@test01:/usr/share/nginx/html# ls
50x.html  index.html
root@test01:/usr/share/nginx/html# echo this is 83 port nginx > index.html 
root@test01:/usr/share/nginx/html# 
root@test01:/usr/share/nginx/html# exit
exit

[root@docker ~]# docker exec -it c8 bash
root@test02:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@test02:/usr/share/nginx/html# echo this is 84 port nginx > index.html
root@test02:/usr/share/nginx/html# 
root@test02:/usr/share/nginx/html# exit
exit

11、验证访问网页

真机访问验证：http://192.168.245.209:83/

第一次显示：this is 83 port nginx

第二次显示：this is 84 port nginx

容器端查看访问容器日志：轮询显示日志

[root@localhost ~]# docker logs -f test-01
[root@localhost ~]# docker logs -f test-02

12、验证自动发现服务

在容器服务器上新启动一个nginx容器，端口是85

[root@docker ~]# docker run -itd -p:85:80 --name test-05 -h test05 nginx

重新刷新consul管理界面

consul-template会自动发现节点服务器写进配置文件里