Docker-Consul概述以及集群环境搭建

1 什么是服务注册与发现

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

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（键值对）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！

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。

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。

2.1 consul 提供的关键特性

• 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。

3 consul 部署

3.1 环境配置

consul服务器	192.168.16.16	运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器	192.168.16.18	运行registrator容器、运行nginx容器

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl enable firewalld
setenforce 0

3.1.1 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 \    #进行初始化
-server \         #模式：server
-bootstrap \      #角色：leader
-ui \     #开启UI界面
-data-dir=/var/lib/consul-data \   #指定数据目录
-bind=192.168.16.16 \   #指定地址（只要保证可以通信）
-client=0.0.0.0 \       #指定客户端地址
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &   #指定节点名称放在/var/log/consul.log并后台运行
----------------------------------------------------------------------------------------
consul agent -server -bootstrap -ui -data-dir=/var/lib/consul-data -bind=192.168.16.16 -client=0.0.0.0 -node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &

netstat -natp | grep consul   #查看所有状态
netstat -nltp | grep consul   #只查看监听状态

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

-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dcl

3.1.2 查看集群信息

#查看members状态
consul members     #查看集群成员
consul operator raft list-peers  #查看集群状态
consul info | grep leader  #查看leader信息

3.1.3 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

3.2 registrator 服务器

容器服务自动加入 Nginx 集群

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl enable firewalld
setenforce 0

3.2.1 安装 Gliderlabs/Registrator

Gliderlabs/Registrator 可检查容器运行状态自动注册，还可注册 docker 容器的服务到服务配置中心。目前支持 Consul、Etcd 和 SkyDNS2。

systemctl restart docker
docker run -d \    #后台运行
--name=registrator \   #容器名称
--net=host \      #域名空间host
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \    #通讯进程，进行挂载共享（把docker的套接字文件挂载到容器中）
--restart=always \    #容器一旦发生问题，就会重启下载的镜像
gliderlabs/registrator:latest \
--ip=192.168.16.18 \   #绑定本地地址
consul://192.168.16.16:8500   #指向的consul地址和端口8500
--------------------------------------------------------------------------
docker run -d --name=registrator --net=host -v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock --restart=always gliderlabs/registrator:latest --ip=192.168.16.18 consul://192.168.16.16:8500

docker images
docker ps -a

–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

3.2.2 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
docker ps -a

3.2.3 验证 http 和 nginx 服务是否注册到

#在consul浏览器中，输入 http://192.168.16.16:8500，
#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":[]}

3.3 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。

3.3.1 准备 template nginx 模板文件

#在consul服务器上操作

mkdir /opt/consul/
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 192.168.16.16;
    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;
    }
}
ls /opt/consul/

3.3.2 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/

3.3.3 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;
......

mkdir /usr/local/nginx/conf/vhost   #创建虚拟主机目录
mkdir /var/log/nginx      #创建日志文件目录
systemctl start nginx     #启动nginx

3.3.4 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 192.168.16.16:8500 \
--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
--log-level=info

#另外打开一个终端查看生成配置文件
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf
upstream http_backend {
  
   server 192.168.16.18:83;
   
   server 192.168.16.18:84;
   
}
server {
    listen 8000;
    server_name localhost 192.168.16.16;
    access_log /var/log/nginx/kgc.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;
    }
}

3.3.5 访问 template-nginx

#在registrator 服务器配置
docker ps -a

docker exec -it test-01 bash
echo "this is test1 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

docker exec -it test-02 bash
echo "this is test2 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

在consul浏览器访问：http://192.168.16.16:8000/ ，并不断刷新。

3.3.6 增加一个 nginx 容器节点

#在registrator服务器增加一个 nginx 容器节点，测试服务发现及配置更新功能。
docker run -itd -p:85:80 --name test-05 -h test05 nginx

#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。

#在consul服务器查看/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf 文件内容
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf
upstream http_backend {
  
   server 192.168.16.18:83;
   
   server 192.168.16.18:84;
   
   server 192.168.16.18:85;
   
}
server {
    listen 8000;
    server_name localhost 192.168.16.16;
    access_log /var/log/nginx/kgc.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;
    }
}


#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 test-01
docker logs -f test-02
docker logs -f test-05

3.4 consul 多节点

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl enable firewalld
setenforce 0

3.4.1 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

3.4.2 添加一台已有 docker环境的服务器192.168.16.20/24加入已有的群集中

/var/log/consul.log &
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.16.20 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.16.16 &> /var/log/consul.log &

---------------------------------------------------------------------------------
consul agent -server -ui -data-dir=/var/lib/consul-data -bind=192.168.16.20 -client=0.0.0.0 -node=consul-server02 -enable-script-checks=true -datacenter=dc1 -join 192.168.16.16 &> /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
------------------------------------------------------------------------

netstat -natp | grep consul

consul members
consul operator raft list-peers

4 总结

1.前后端解耦
服务发现（配置中心和注册中心）通过代理端工具，用这些工具获得信息，发送到注册模块中，客户端使用时，把配置模板导入进去，每个服务端安装registrator 去收集每个节点的信息

2.consul
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。