consul

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。

consul的主要特点：
 

1、服务发现与自动注册，位置信息（ip+端口+服务名称）
2、健康检查，服务注册到consul,一并加入系统的还有他的健康状态，定期发送一个心跳检查，如果服务挂了，consul会自动移除。
3、分布式锁：consul提供了一个分布式锁的功能，协调多个节点之间的操作，防止竞争条件和数据冲突。

consul关键特性：

 1.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。是一种分布式管理系统，定位服务的方法。

     在传统架构中，应用程序之间直连到已知的服务，设备提供的网络：ip地址，基于tcp/ip：端口

     由于现代微服务部署，服务的动态性，数量增加了，传统的基于ip+端口的形式已经不太适用。服务注册以及发现：微服务的位置信息（ip+端口+健康状态)统一注册到一个中心化的服务注册表中。可以允许其他服务动态的查询和发现这些服务。

      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。

      通过服务注册与发现让后端服务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。

      服务注册与发现的优点：
      1、动态性，可以在运行时动态添加和移除服务，不需要额外的人工操纵和配置。
      2、弹性：一旦某个服务不可用，服务注册表可以及时更新，通知其他服务避免请求的失败。
      3、可扩展：适应不断变化的服务数量。
      4、服务方调用时，透明性，前端和后端实现解耦。

 2.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。

3.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。

4.分布式锁：consul提供了一个分布式锁的功能，协调多个节点之间的操作，防止竞争条件和数据冲突。
     每一个服务的发现和注册都是一个会话session.
     创建锁：微服务1在注册到consul的时候，consul会和这个服务的会话创建一个锁，锁用来标识具体的服务器。会话和锁之间关联。
     获取锁：微服务2，建立会话，获取锁，如果申请的锁没有被使用，客户端成功获取，如果已经存在，表示已有其他的服务在占用，会给你分配一个新的锁（KV存储）
     释放锁：任务完成或者服务断开了连接，会把锁释放，删除会话和锁之间的关系。删除与锁关联的键。实现资源的释放。  

5.多数据中心：无需复杂的配置，即可支持任意数量的区域。

6、DNS和HTTP APl:Consul支持DNS接口，通过域名解析定位服务的位置。http api:通过API应用接口，可以调用consul的信息。服务信息，健康检查等等
7、事件通知，如有关键信息可以随时获取通知。

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。

consul 部署

服务器	IP	主要作用
consul服务器	20.0.0.101	运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器	20.0.0.102	运行registrator容器、运行nginx容器

ip修改过，与图片不同

部署consul服务器 

建立 Consul 服务

mkdir /opt/consul               #创建目录
 
cd /opt/consul
 
consul_0.9.2_linux_amd64.zip    #上传安装包
 
unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip #解压
 
mv consul /usr/bin  #将解压的文件移动到环境变量
 
//设置代理，在后台启动 consul 服务端
consul agent \  #初始化
-server \
-bootstrap \
-ui \   #ui界面
-data-dir=/var/lib/consul-data \   #数据存储位置
-bind=20.0.0.101 \  #绑定地址
-client=0.0.0.0 \        #监听所有地址
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &   #后台运行
 

-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。

consul members   #插入集群成员
consul info | grep leader   #查看leader信息

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

 查看集群信息

#查看members状态

consul members

#查看集群状态

consul operator raft list-peers

consul info | grep leader

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

通过IP加consu的默认端口，即20.0.0.101:8500还可以登录到ui界面进行相关的查看与维护

registrator服务器  

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=20.0.0.102 \
consul://20.0.0.101:8500

--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。

测试服务发现功能是否正常

1. systemctl restart docker

docker run -itd -p:81:80 --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

验证 http 和 nginx 服务是否注册到 consul
浏览器中，输入 http://20.0.0.101:8500，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

server端配置template模板自动更新

 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。

 配置 nginx.ctmpl 文件

##在consul上操作
vim /opt/consul/nginx.ctmpl
 
upstream http_backend {
  {{range service "nginx"}}
   server {{.Address}}:{{.Port}};   #此处引用的变量会指向后端的地址和端口（动态变化）
   {{end}}
}
 
server {
  listen 8000;  #监听端口
  server_name localhost 20.0.0.101;        #反向代理的IP地址(前端展示的NG服务的IP)
  access_log /var/log/nginx/gg.com-access.log;
  index index.html index.php;
  location / {
    proxy_set_header HOST $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;        #后端真实IP
    proxy_set_header Client-IP $remote_addr;    
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;    #转发地址
    proxy_pass http://http_backend;   #反向代理调用
  }
}

编译安装nginx

yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx

拖入安装包
tar zxvf nginx-1.22.0.tar.gz -C /opt/
cd /opt/nginx-1.22.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx && make -j 4 && make install

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

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;
......

wq退出

//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

配置并启动 template

拖入安装包

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 20.0.0.101:8500 \
--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
--log-level=info

--consul-addr 20.0.0.101:8500: 指定 Consul 的地址，这是 consul-template 用于获取数据的 Consul 地址。

--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload": 模板的定义，
由三个部分组成。第一部分是模板文件的路径 (/opt/consul/nginx.ctmpl)，
第二部分是生成的配置文件的目标路径 (/usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf)，
第三部分是在重新加载配置时执行的命令 (/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload)。

--log-level=info: 设置 consul-template 的日志级别为 "info"。

该命令的主要作用是监视 Consul 中的数据变化，当数据发生变化时，consul-template 将使用指定的模板生成配置文件，
并执行重新加载 Nginx 的命令，以使新的配置生效。

//再打开一个docker1查看生成配置文件

cat /usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf
 

访问 template-nginx

#在registrator主机中

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

浏览器访问：http://20.0.0.101:8000/ ，并不断刷新。

增加一个 nginx 容器节点

#在registrator主机中

（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: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。

（2）查看/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf 文件内容
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/test.conf

（3）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

consul 多节点

//添加一台已有docker环境的服务器20.0.0.103加入已有的群集中

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/

consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=20.0.0.103 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 20.0.0.101 &> /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

脱离consul集群的方法 
consul leave