介绍

功能介绍

Consul一款服务发现和配置的工具。其使用Golang实现，天然具备可移植性，安装包仅有一个可执行文件，部署方便，可与docker等轻量级容器无缝配合。 它提供了几个关键功能：

• 服务发现：Consul client 可以提供服务，例如api或mysql，也可以使用Consul client来发现指定服务的提供者。 使用DNS或HTTP，应用程序可以轻松找到他们所依赖的服务。
• 健康检查：Consul client 可以提供任何数量的健康检查，或者与给定的服务（“Web服务器是否返回200 OK”），或与本地节点（“内存利用率是否低于90％”）相关联。 可以使用此信息来监控集群运行状况，服务发现组件使用此信息将流量从有问题的主机中移除出去。
• KV Store：应用程序可以使用Consul的分层键/值存储，包括动态配置，功能标记，协调，leader选举等等。 简单的HTTP API使其易于使用。
• 多数据中心：Consul支持多个数据中心。 这意味着Consul的用户不必担心构建额外的抽象层以扩展到多个区域。

竞品比较

角色与架构

1. Agent

   agent是一直运行在Consul集群中每个成员上的守护进程。通过运行 consul agent 来启动。agent可以运行在client或者server模式。指定节点作为client或者server是非常简单的，除非有其他agent实例。所有的agent都能运行DNS或者HTTP接口，并负责运行时检查和保持服务同步。

2. Client
   表示consul的client模式，就是客户端模式。一个Client是一个转发所有RPC到server的代理。这个client是相对无状态的。client唯一执行的后台活动是加入LAN gossip池。这有一个最低的资源开销并且仅消耗少量的网络带宽。这种模式下，所有注册到当前节点的服务会被转发到SERVER，不持久化信息。

3. Server

   表示consul的server模式，表明这个consul是个server。server是一个有一组扩展功能的代理，这些功能包括参与Raft选举，维护集群状态，响应RPC查询，与其他数据中心交互WAN gossip和转发查询给leader或者远程数据中心。它会把所有的信息持久化的本地，这样遇到故障，信息是可以被保留的。

4. SERVER-LEADER

   SERVER-LEADER是该DataCenter的Leader，它需要负责同步注册的信息给其它的SERVER，同时也要负责各个节点的健康监测。

5. DataCenter

   虽然数据中心的定义是显而易见的，但是有一些细微的细节必须考虑。例如，在EC2中，多个可用区域被认为组成一个数据中心？我们定义数据中心为一个私有的，低延迟和高带宽的一个网络环境。这不包括访问公共网络，但是对于我们而言，同一个EC2中的多个可用区域可以被认为是一个数据中心的一部分。

6. Raft

   Consul通过Raft来保证各节点的数据一致性。

7. Consensus

   在我们的文档中，我们使用Consensus来表明就leader选举和事务的顺序达成一致。由于这些事务都被应用到有限状态机上，Consensus暗示复制状态机的一致性。

8. Gossip

   Consul建立在Serf的基础之上，它提供了一个用于多播目的的完整的gossip协议。Serf提供成员关系，故障检测和事件广播。Consul使用gossip协议管理成员关系、广播消息到整个集群，他有两个gossip pool（LAN pool和WAN pool），LAN pool是同一个数据中心内部通信的，WAN pool是多个数据中心通信的，LAN pool有多个，WAN pool只有一个。

9. LAN Gossip

   它包含所有位于同一个局域网或者数据中心的所有节点。

10. WAN Gossip

    它只包含Server。这些server主要分布在不同的数据中心并且通常通过因特网或者广域网通信。
    

11. RPC

    远程过程调用。这是一个允许client请求server的请求/响应机制。

12. 服务注册

    Consul支持两种方式实现服务注册，一种是通过consul的服务注册http API，由服务自己调用API实现注册，另一种方式是通过json个是的配置文件实现注册，将需要注册的服务以json格式的配置文件给出。官方建议使用第二种方式。

13. 服务发现

    consul支持两种方式实现服务发现，一种是通过http API来查询有哪些服务，另外一种是通过consul agent 自带的DNS（8600端口），域名是以NAME.service.consul的形式给出，NAME即在定义的服务配置文件中，服务的名称。DNS方式可以通过check的方式检查服务。

注意

1. 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。如果增加越多的机器，则Consensus会越来越慢。对client没有限制，可以很容易地扩展到成千上万或数万。
2. 同一个数据中心的所有节点都要加入Gossip协议。这意味着gossip pool包含给定数据中心的所有节点。有以下目的：首先，没有必要为client配置服务器地址参数；发现是自动完成的。第二，节点故障检测的工作不是放置在服务器上，而是分布式的。这使故障检测比心跳机制更可扩展性。第三，可用来作为消息层通知重要的事件，如leader选举。
3. 每个数据中心的服务器都是属于一个Raft peer。这意味着，他们一起工作，选出一个的Leader，Leader server是有额外的职责。负责处理所有的查询和事务。事务也必须通过Consensus协议复制到所有的伙伴。由于这一要求，当非Leader Server接收到一个RPC请求，会转发到集群的leader。
4. Server节点也是作为WAN gossip pool的一部分。这个pool是与LAN gossip pool是不同的，它为具有更高延迟的网络响应做了优化，并且可能包括其他consul集群的server节点。设计WANpool的目的是让数据中心能够以low-touch的方式发现彼此。将一个新的数据中心加入现有的WAN Gossip是很容易的。因为池中的所有Server都是可控制的，这也使跨数据中心的要求。当一个Serfer接收到不同的数据中心的要求时，它把这个请求转发给相应数据中心的任一Server。然后，接收到请求的Server可能会转发给Leader。
5. 多个数据中心之间是低耦合，但由于故障检测、连接缓存复用、跨数据中心要求快速和可靠的响应。

搭建

使用VirtualBox虚拟机

首先应该下载好你所使用的的系统镜像，我比较熟悉CentOS，因此我下载了CentOS 7。

新建虚拟机

在新建虚拟机这里，我需要偷个懒，因为各个节点的环境都是一致的，而VirtualBox有个复制功能，因此我新建了个模板虚拟机，配置好基础环境，以后需要的时候就可以直接复制一台出来了。

修改网卡模式

如上图所示，我选择了桥接模式，之所以是网卡3，是因为我之前分别用网卡1、网卡2尝试了NAT和Host-Only Adapter模式。

然后启动虚拟机，安装系统，配置好基础环境即可，如更换软件源、系统更新、安装必须软件等。

安装必须软件

yum install -y  wget  
mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.backup 
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo 
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo 
yum clean all 
yum makecache 
yum upgrade -y 
yum update -y 
yum install -y curl vim zip unzip yum-utils bash-completion screen net-tools

关闭防火墙

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

复制节点

我需要5个节点，因此复制出了5台虚拟机。

需要注意的是，复制时MAC地址设定请选择为所有网卡重新生成MAC地址。

VirtualBox可使用无界面启动，启动后点击显示，打开虚拟机界面。

修改主机名

vim /ect/hostname // 修改主机名
reboot //修改成功后，重启生效

获取机器的Ip地址

// 需要安装 net-tools，需要使用ipconfig命令，如有，请略过
yum install -y net-tools

// 运行ipconfig，获取IP地址
ipconfig

安装screen

// 用于后台运行Consul，如有，请略过
yum install -y screen

安装Consul

// 在screen中使用Consul
screen

// 安装 Consul
wget https://releases.hashicorp.com/consul/1.3.0/consul_1.3.0_linux_amd64.zip && unzip consul_1.3.0_linux_amd64.zip

以上为每台机器都需要执行的共同操作。

分别运行Consul

./consul agent -server -ui -bootstrap-expect=2 -data-dir=/tmp/consul -node=consul-1 -client=0.0.0.0 -bind=192.168.3.189 -datacenter=dc1

./consul agent -server -ui -bootstrap-expect=2 -data-dir=/tmp/consul -node=consul-2 -client=0.0.0.0 -bind=192.168.3.190 -datacenter=dc1 -join 192.168.3.189

./consul agent -server -ui -bootstrap-expect=2 -data-dir=/tmp/consul -node=consul-3 -client=0.0.0.0 -bind=192.168.3.191 -datacenter=dc1 -join 192.168.3.189

./consul agent -bind 192.168.3.192 -client 192.168.3.194 -data-dir=/tmp/consul -node=Test.Client.DEV -join 192.168.3.189

./consul agent -bind 192.168.3.193 -client 192.168.3.196 -data-dir=/tmp/consul -node=Test.Client.PRD -join 192.168.3.189

Consul启动参数说明

命令使用

查看所有Consul成员

./consul members

Node               Address             Status  Type    Build  Protocol  DC   Segment
consul-1           192.168.3.189:8301  alive   server  1.3.0  2         dc1  <all>
consul-2           192.168.3.190:8301  alive   server  1.3.0  2         dc1  <all>
consul-3           192.168.3.191:8301  alive   server  1.3.0  2         dc1  <all>
Test.Client.DEV    192.168.3.194:8301  alive   client  1.3.0  2         dc1  <default>
Test.Client.PRD    192.168.3.196:8301  alive   client  1.3.0  2         dc1  <default>

查看Consul成员类型

./consul operator raft list-peers

Node      ID                                    Address             State     Voter  RaftProtocol
consul-1  b686d2b3-70eb-e4a4-fe4e-71059e0b4eb7  192.168.3.189:8300  leader    true   3
consul-2  39a45ff0-b8c8-5b4c-ac54-8eb35f046a59  192.168.3.190:8300  follower  true   3
consul-3  8450e6b7-30f0-92c2-d273-ccb9589272b7  192.168.3.191:8300  follower  true   3

由上可知192.168.3.189是现有集群的leader，那当现有的leader宕机后，会有什么措施呢？那我们就把189重启下试试：

Node      ID                                    Address             State     Voter  RaftProtocol
consul-1  b686d2b3-70eb-e4a4-fe4e-71059e0b4eb7  192.168.3.189:8300  follower  true   3
consul-2  39a45ff0-b8c8-5b4c-ac54-8eb35f046a59  192.168.3.190:8300  follower  true   3
consul-3  8450e6b7-30f0-92c2-d273-ccb9589272b7  192.168.3.191:8300  leader    true   3

可以看到，leader已经变成了192.168.3.191

通过Web UI查看服务状态

访问任意一台 http://[server ip]:8500都可以查看。如 http://192.168.3.189:8500

退出Consul

// 假设client地址是 192.168.3.189
// 使用 leave 优雅的通知集群
./consul leave -http-addr=192.168.3.189:8500

如果使用screen，则可以Ctrl+C直接退出

参考

.NET Core微服务之路：基于Consul最少集群实现服务的注册与发现（一）

微服务之:从零搭建ocelot网关和consul集群

搭建consul 集群