用 consul + consul-template + registrator + nginx 打造真正可动态扩展的服务架构

在互联网应用领域,服务的动态性需求十分常见,这就对服务的自动发现和可动态扩展提出了很高的要求。

Docker 的出现,以及微服务架构的兴起,让众多开源项目开始关注在松耦合的架构前提下,如何基于 Docker 实现一套真正可动态扩展的服务架构。

基本需求

基本的需求包括:

  • 服务启动后要能自动被发现(vs 传统需要手动进行注册);
  • 负载要能动态在可用的服务实例上进行均衡(vs 传统需要静态写入配置);
  • 服务规模要方便进行快速调整(vs 传统需要较长时间的手动调整)。

相关项目

服务发现

服务发现的项目已经有不少,包括之前介绍的 consul,以及 skydns、serf、以及主要关注一致性的强大的 zookeeper 等。

这些项目各有优缺点,功能上大同小异,都是要通过某种机制来获取服务信息,然后通过维护一套(分布式)数据库来存储服务的信息。这也是为什么 etcd 受到大家关注和集成。

在这里,选用 HashiCorp 公司的 consul 作为服务发现的管理端,它的简介可以参考 这里。

服务注册

服务注册的手段有很多,当然,从发起方是谁可以分为两大类,主动注册还是被动探测。

主动注册,顾名思义,服务启动后,向指定的服务发现管理端的 API 发送请求,给出自身的相关信息。这样做,对管理端的要求简单了很多,但意味着服务自身要完成注册工作,并且极端情况下,管理端比较难探测出真正存活的服务。

被动探测,则是服务发现管理端通过某种机制来探测存活的服务。这样可以获取真实的服务情况,但如何探测是个很难设计的点,特别当服务类型比较复杂的时候。

以上两种,都对网络连通性要求较高。从短期看,主动注册方式会比较容易实现一些,应用情形更广泛;但长期维护上,被动探测方式应该是更高效的设计。

这里,我们选用 gliderlabs 的 registrator,它可以通过跟本地的 docker 引擎通信,来获取本地启动的容器信息,并且注册到指定的服务发现管理端。

配置更新

服务被调整后,负载均衡器要想动态重新分配负载,就需要通过配置来获取更新。这样的方案也有不少,基本上都是要安装一些本地 agent 来监听服务发现管理端的信息,生成新的配置,并执行更新命令。

HashiCorp 公司 的consul-template,可以通过监听 consul 的注册信息,来完成本地应用的配置更新。

负载均衡

负载均衡对性能要求很高,其实并不是软件所擅长的领域,但软件方案胜在成本低、维护方便。包括 lvs、haproxy 都是很优秀的设计方案。

这里,我们选用 nginx。nginx 不仅是个强大的 web 代理服务器,同时在负载均衡方面表现也不俗。更关键的,新版本的 nginx 对在线升级支持做到了极致。实时配置更新更是不在话下,可以保证服务的连续性。

实验过程

准备工作

首先,从 这里 下载模板文件。

主要内容如下:

#backend web application, scale this with docker-compose scale web=3
web:
  image: yeasy/simple-web:latest
  environment:
    SERVICE_80_NAME: http
    SERVICE_NAME: web
    SERVICE_TAGS: backend
  ports:
  - "80"

#load balancer will automatically update the config using consul-template
lb:
  image: yeasy/nginx-consul-template:latest
  hostname: lb
  links:
  - consulserver:consul
  ports:
  - "80:80"

consulserver:
  image: gliderlabs/consul-server:latest
  hostname: consulserver
  ports:
  - "8300"
  - "8400"
  - "8500:8500"
  - "53"
  command: -data-dir /tmp/consul -bootstrap -client 0.0.0.0

# listen on local docker sock to register the container with public ports to the consul service
registrator:
  image: gliderlabs/registrator:master
  hostname: registrator
  links:
  - consulserver:consul
  volumes:
  - "/var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock"
  command: -internal consul://consul:8500

如果没有安装 docker 和 docker-compose,需要先进行安装,以 ubuntu 系统为例。

$ curl -sSL https://get.docker.com/ | sh
$ sudo pip install docker-compose

执行

docker-compose 模板所在目录,执行

$ sudo docker-compose up

相关镜像即可自动被下载,下载完毕后,容器就启动起来了。

访问 http://localhost 可以看到一个 web 页面,提示实际访问的目标地址。

多次刷新,可以看到目标地址没有变化,这是因为,目前我们只有一个 web 后端服务器。

2015-08-18 03:37:58: 6 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.148>

调整后端为 3 个服务器。

$ sudo docker-compose scale web=3

然后,再次访问 http://localhost,多次刷新,可以看到访问的实际目标地址发生了变化,新启动的 web 服务器被自动注册,并且 nginx 自动对它们进行了负载均衡。

2015-08-18 03:37:58: 6 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.148>
2015-08-18 03:38:17: 5 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.152>
2015-08-18 03:38:20: 5 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.153>

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