SpringCloud学习总结（七）——服务注册中心Consul

案例准备

用例spring_cloud_consul 项目地址：传送门

Eureka替换方案Consul

一、Eureka闭源影响

在Euraka的GitHub上，宣布Eureka 2.x闭源。近这意味着如果开发者继续使用作为 2.x 分支上现有工作 repo 一部分发布的代码库和工件，则将自负风险。

Eureka的替换方案

Zookeeper

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。

Consul consul是近几年比较流行的服务发现工具，工作中用到，简单了解一下。consul的三个主要应用场景：服务发现、服务隔离、服务配置。

Nacos Nacos 是阿里巴巴推出来的一个新开源项目，这是一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台。Nacos 致力于帮助您发现、配置和管理微服务。Nacos 提供了一组简单易用的特性集，帮助您快速实现动态服务发现、服务配置、服务元数据及流量管理。Nacos 帮助您更敏捷和容易地构建、交付和管理微服务平台。 Nacos 是构建以“服务”为中心的现代应用架构 (例如微服务范式、云原生范式) 的服务基础设施。

二、什么是consul

consul 概述

consul官网

Consul 是 HashiCorp 公司推出的开源工具，用于实现分布式系统的服务发现与配置。与其它分布式服务注册与发现的方案，Consul 的方案更“一站式”，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，不再需要依赖其它工具（比如 ZooKeeper 等）。使用起来也较为简单。Consul 使用 Go 语言编写，因此具有天然可移植性(支持Linux、windows和Mac OS X)；安装包仅包含一个可执行文件，方便部署，与 Docker 等轻量级容器可无缝配合。

Consul 的优势：

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。
综合比较, Consul 作为服务注册和配置管理的新星, 比较值得关注和研究。

特性：

服务发现
健康检查
Key/Value 存储
多数据中心

consul与Eureka的区别

（1）一致性

Consul强一致性（CP）

服务注册相比Eureka会稍慢一些。因为Consul的raft协议要求必须过半数的Consul节点都写入成功才认为注册成功
Leader挂掉时，重新选举期间整个consul不可用。保证了强一致性但牺牲了可用性。

Eureka保证高可用和最终一致性（AP）

服务注册相对要快，因为不需要等注册信息replicate到其他节点，也不保证注册信息是否replicate成功
当数据出现不一致时，虽然Eureka节点 A, B上的注册信息不完全相同，但每个Eureka节点依然能够正常对外提供服务，这会出现查询服务信息时如果请求A查不到，但请求B就能查到。如此保证了可用性但牺牲了一致性。

（2）开发语言和使用

eureka就是个servlet程序，跑在servlet容器中
Consul则是go编写而成，安装启动即可

consul的下载与安装

Consul 不同于 Eureka 需要单独安装，访问 Consul 官网下载 Consul 的最新版本，我这里是consul1.5x。根据不同的系统类型选择不同的安装包，从下图也可以看出 Consul 支持所有主流系统。

1、安装consul

将下载的解压包保存在linux虚拟中，解压到指定目录中

#解压zip压缩包，到/usr/local/server/consul目录
unzip consul_1.5.3_linux_amd64.zip -d /usr/local/server/consul
##测试一下
./consul

2、启动consul服务

#进入目录/usr/local/server/consul 输入consul
./consul agent -dev -client=0.0.0.0

# -dev      参数表示开发
# -ui       参数表示打开ui，否则看不到ui界面。
# -node     参数表示给这个节点增加一个名称
# -client   参数表示绑定 ip 0.0.0.0，表示外部地址都可访问

启动成功之后访问： http://192.168.126.99:8500/ui/dc1/services ，可以看到 Consul 的管理界面

三、consul的基本使用

Consul 支持健康检查,并提供了 HTTP 和 DNS 调用的API接口完成服务注册，服务发现，以及K/V存储这些功能。接下来通过发送HTTP请求的形式来了解一下Consul

1、服务注册与发现

（1）注册服务

通过postman发送put请求到 http://192.168.126.99:8500/v1/catalog/register地址可以完成服务注册

{
    "Datacenter": "dc1",
    "Node": "node01",
    "Address": "192.168.74.102",
    "Service": {
        "ID":"mysql-01",
        "Service": "mysql",
        "tags": ["master","v1"],
        "Address": "192.168.74.102",
        "Port": 3306
        }
}

（2）服务查询

通过postman发送get请求到 http://192.168.126.99:8500/v1/catalog/services查看所有的服务列表

通过postman发送get请求http://192.168.126.99:8500/v1/catalog/service/ +服务名 查看具体的服务详情

（3）服务删除

通过postman发送put请求到http://192.168.126.99:8500/v1/catalog/deregister删除服务

{
    "Datacenter": "dc1",
    "Node": "node01",
    "ServiceID": "mysql-01"
}

2、Consul的KV存储

可以参照Consul提供的KV存储的 API完成基于Consul的数据存储

含义	请求路径	请求方式
查看key	v1/kv/:key	GET
保存或更新	v1/kv/:key	put
删除	/v1/kv/:key	DELETE

key值中可以带/, 可以看做是不同的目录结构。
value的值经过了base64_encode,获取到数据后base64_decode才能获取到原始值。数据不能大于512Kb
不同数据中心的kv存储系统是独立的，使用dc=?参数指定。

四、项目引入consul的服务注册

（1）案例准备

（2）修改微服务的相关pom文件

修改商品、订单服务的pom文件，添加SpringCloud提供的基于Consul的依赖

 <!--SpringCloud提供的基于Consul的服务发现-->
<dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
    </dependency>
<!--actuator用于心跳检查-->
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>

其中 spring-cloud-starter-consul-discovery 是SpringCloud提供的对consul支持的相关依赖。 spring-boot-starter-actuator 适用于完成心跳检测响应的相关依赖。

（3）修改application配置文件

修改商品、订单服务的application.yml配置文件，添加consul服务发现的相关配置信息

###开始配置consul的服务注册
cloud:
  consul:
    host: 192.168.126.99 #consul服务器的主机地址
    port: 8500 #consul服务器的ip地址
    discovery:
      #是否需要注册
      register: true
      #注册的实例ID (唯一标志)
      instance-id: ${spring.application.name}-1
      #服务的名称
      service-name: ${spring.application.name}
      #服务的请求端口
      port: ${server.port}
      #指定开启ip地址注册
      prefer-ip-address: true
      #当前服务的请求ip
      ip-address: ${spring.cloud.client.ip-address}

其中 spring.cloud.consul 中添加consul的相关配置

host：表示Consul的Server的请求地址
port：表示Consul的Server的端口
discovery：服务注册与发现的相关配置
- instance-id ：实例的唯一id（推荐必填），spring cloud官网文档的推荐，为了保证生成一个唯一的id ，也可以换成${spring.application.name}:${spring.cloud.client.ipAddress}
- prefer-ip-address：开启ip地址注册
- ip-address：当前微服务的请求ip

（4）修改订单服务主项目类

修改OrderApplication类，添加Ribbon负载均衡的注解；springcloud对consul进行了进一步的处理，向其中集成了ribbon的支持

###开始配置consul的服务注册
cloud:
  consul:
    host: 192.168.126.99 #consul服务器的主机地址
    port: 8500 #consul服务器的ip地址
    discovery:
      #是否需要注册
      register: true
      #注册的实例ID (唯一标志)
      instance-id: ${spring.application.name}-1
      #服务的名称
      service-name: ${spring.application.name}
      #服务的请求端口
      port: ${server.port}
      #指定开启ip地址注册
      prefer-ip-address: true
      #当前服务的请求ip
      ip-address: ${spring.cloud.client.ip-address}

（5）修改OrderController类，使用负载均衡策略调用。

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {//注入restTemplate对象
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @RequestMapping(value = "/buy/{id}",method = RequestMethod.GET)
    public Product findById(@PathVariable Long id) {
        //Ribbon负载均衡调用
        Product product = restTemplate.getForObject("http://service-product/product/"+id,Product.class);;
        //Product product = restTemplate.getForObject("http://localhost:9001/product/"+id,Product.class);
        return product;
    }

}

（6）在控制台中查看服务列表

五、consul高可用集群

此图是官网提供的一个事例系统图，图中的Server是consul服务端高可用集群，Client是consul客户端。consul客户端不保存数据，客户端将接收到的请求转发给响应的Server端。Server之间通过局域网或广域网通信实现数据一致性。每个Server或Client都是一个consul agent。Consul集群间使用了GOSSIP协议通信和raft一致性算法。上面这张图涉及到了很多术语：

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。
Client——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。
Server——一个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WANgossip和转发查询给leader或者远程数据中心。
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。
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。
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。更多的信息在gossip文档中描述。这足以知道gossip使用基于UDP的随机的点到点通信。
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。 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。

在每个数据中心，client和server是混合的。一般建议有3-5台server。这是基于有故障情况下的可用性和性能之间的权衡结果，因为越多的机器加入达成共识越慢。然而，并不限制client的数量，它们可以很容易的扩展到数千或者数万台。

同一个数据中心的所有节点都必须加入gossip协议。这意味着gossip协议包含一个给定数据中心的所有节点。这服务于几个目的：第一，不需要在client上配置server地址。发现都是自动完成的。第二，检测节点故障的工作不是放在server上，而是分布式的。这是的故障检测相比心跳机制有更高的可扩展性。第三：它用来作为一个消息层来通知事件，比如leader选举发生时。

每个数据中心的server都是Raft节点集合的一部分。这意味着它们一起工作并选出一个leader，一个有额外工作的server。leader负责处理所有的查询和事务。作为一致性协议的一部分，事务也必须被复制到所有其他的节点。因为这一要求，当一个非leader得server收到一个RPC请求时，它将请求转发给集群leader（与zookeeper一样）。

server节点也作为WAN gossip Pool的一部分。这个Pool不同于LAN Pool，因为它是为了优化互联网更高的延迟，并且它只包含其他Consul server节点。这个Pool的目的是为了允许数据中心能够以low-touch的方式发现彼此。这使得一个新的数据中心可以很容易的加入现存的WAN gossip。因为server都运行在这个pool中，它也支持跨数据中心请求。当一个server收到来自另一个数据中心的请求时，它随即转发给正确数据中想一个server。该server再转发给本地leader。

这使得数据中心之间只有一个很低的耦合，但是由于故障检测，连接缓存和复用，跨数据中心的请求都是相对快速和可靠的。

1、Consul的核心知识

Gossip协议

传统的监控，如ceilometer，由于每个节点都会向server报告状态，随着节点数量的增加server的压力随之增大。在所有的Agent之间（包括服务器模式和普通模式）运行着Gossip协议。服务器节点和普通Agent都会加入这个Gossip集群，收发Gossip消息。每隔一段时间，每个节点都会随机选择几个节点发送Gossip消息，其他节点会再次随机选择其他几个节点接力发送消息。这样一段时间过后，整个集群都能收到这条消息。示意图如下

RAFT一致性算法

为了实现集群中多个ConsulServer中的数据保持一致性，consul使用了基于强一致性的RAFT算法。在Raft中，任何时候一个服务器可以扮演下面角色之一：

Leader: 处理所有客户端交互，日志复制等，一般一次只有一个Leader.
Follower: 类似选民，完全被动
Candidate（候选人）: 可以被选为一个新的领导人。

Leader全权负责所有客户端的请求，以及将数据同步到Follower中（同一时刻系统中只存在一个Leader）。Follower被动响应请求RPC，从不主动发起请求RPC。Candidate由Follower向Leader转换的中间状态。关于RAFT一致性算法有一个经典的动画http://thesecretlivesofdata.com/raft/，其中详细介绍了选举，数据同步的步骤。

2、Consul 集群搭建

首先需要有一个正常的Consul集群，有Server，有Leader。这里在服务器Server1、Server2、Server3上分别部署了Consul Server。（这些服务器上最好只部署Consul程序，以尽量维护Consul Server的稳定）

服务器Server4和Server5上通过Consul Client分别注册Service A、B、C，这里每个微服务分别部署在了两个服务器上，这样可以避免Service的单点问题。（一般微服务和Client绑定）

在服务器Server6中Program D需要访问Service B，这时候Program D首先访问本机Consul Client提供的HTTP API，本机Client会将请求转发到Consul Server，Consul Server查询到Service B当前的信息返回

（1）准备环境

服务器ip	consul类型	Node（节点名称）	序号
192.168.126.100	server	server-1	s1
192.168.126.101	server	server-2	s2
192.168.126.102	server	server-3	s3
192.168.126.99	client	client-1	s4

Agent 以 client 模式启动的节点。在该模式下，该节点会采集相关信息，通过 RPC 的方式向server 发送。Client模式节点有无数个，官方建议搭配微服务配置
Agent 以 server 模式启动的节点。一个数据中心中至少包含 1 个 server 节点。不过官方建议使用3 或 5 个 server 节点组建成集群，以保证高可用且不失效率。server 节点参与 Raft、维护会员信息、注册服务、健康检查等功能。

（2）安装consul并启动

在每个consul节点上安装consul服务，下载安装过程和单节点一致。

##从官网下载最新版本的Consul服务
wget https://releases.hashicorp.com/consul/1.5.3/consul_1.5.3_linux_amd64.zip
##使用unzip命令解压到指定目录下 /usr/local/myserver/consul
unzip consul_1.6.3_linux_amd64.zip -d /usr/local/myserver/consul
##测试一下
./consul

启动每个consul server节点

##登录s1虚拟机，以server形式运行
./consul agent -server -bootstrap-expect 3 -data-dir /etc/consul.d -node=server-1 -bind=192.168.126.100 -ui -client 0.0.0.0 &
##登录s2 虚拟机，以server形式运行
./consul agent -server -bootstrap-expect 2 -data-dir /etc/consul.d -node=server-2 -bind=192.168.126.101 -ui -client 0.0.0.0 &
##登录s3 虚拟机，以server形式运行
./consul agent -server -bootstrap-expect 2 -data-dir /etc/consul.d -node=server-3 -bind=192.168.126.102 -ui -client 0.0.0.0 &

-server：表示该 agent是一个 serverAgent,不添加这个选项则表示是一个 clientAgent

-bootstrap-expect：该命令通知 consul 准备加入集群的节点个数,集群要求的最少server数量，当低于这个数量，集群即失效。

-data-dir：表示相关数据存储的目录位置，在 serverAgent上该命令所指示的目录下会存储一些集群的状态信息

-node：节点id，在同一集群不能重复。 -bind：指定 agent 的 Ip。

-client：客户端的ip地址(0.0.0.0表示不限制),如不添加该指令，则 UI 只能在当前机器上访问

-join: 将该节点加入集群中

& ：在后台运行，此为linux脚本语法

至此三个Consul Server模式服务全部启动成功。

启动s4，使用client形式启动consul

##登录s2 虚拟机中使用client形式启动consul
./consul agent -client=0.0.0.0 -data-dir /etc/consul.d -node=client-1 -bind=192.168.126.99 -ui &

（3）每个节点加入集群

防火墙打开每个consul服务的相关端口

firewall-cmd --zone=public --add-port=8300/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=8301/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=8500/tcp --permanent
firewall-cmd --reload   #重启防火墙

以s1为leader,在s2，s3，s4 服务其上通过consul join 命令加入 s1中的consul集群中

##加入consul集群
./consul join 192.168.126.100

（4）测试

在任意一台服务器中输入 consul members查看集群中的所有节点信息

##查看consul集群节点信息
./consul members

访问 http://192.168.126.99:8500/ui/dc1/services

3、Consul 常见问题

（1）节点和服务注销

当服务或者节点失效，Consul不会对注册的信息进行剔除处理，仅仅标记已状态进行标记（并且不可使用）。如果担心失效节点和失效服务过多影响监控。可以通过调用HTTP API的形式进行处理

节点和服务的注销可以使用HTTP API:

注销任意节点和服务：/catalog/deregister
注销当前节点的服务：/agent/service/deregister/:service_id

如果某个节点不继续使用了，也可以在本机使用consul leave命令，或者在其它节点使用consul force-leave 节点Id。

（2）健康检查与故障转移

在集群环境下，健康检查是由服务注册到的Agent来处理的，那么如果这个Agent挂掉了，那么此节点的健康检查就处于无人管理的状态。

从实际应用看，节点上的服务可能既要被发现，又要发现别的服务，如果节点挂掉了，仅提供被发现的功能实际上服务还是不可用的。当然发现别的服务也可以不使用本机节点，可以通过访问一个Nginx实现的若干Consul节点的负载均衡来实现。

感谢itheima提供的材料

posted @ 2020-03-18 21:20 hzzz1024 阅读(1117) 评论(0) 编辑收藏举报

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站在巨人的肩膀上，做一名知识的收集者。

SpringCloud学习总结（七）——服务注册中心Consul

Eureka替换方案Consul

一、Eureka闭源影响

Eureka的替换方案

二、什么是consul

consul 概述

consul与Eureka的区别

consul的下载与安装

三、consul的基本使用

1、服务注册与发现

（1）注册服务

（2）服务查询

（3）服务删除

2、Consul的KV存储

四、项目引入consul的服务注册

（1）案例准备

（2）修改微服务的相关pom文件

（3）修改application配置文件

（4）修改订单服务主项目类

（5）修改OrderController类，使用负载均衡策略调用。

（6）在控制台中查看服务列表

五、consul高可用集群

1、Consul的核心知识

Gossip协议

RAFT一致性算法

2、Consul 集群搭建

（1）准备环境

（2）安装consul并启动

（3）每个节点加入集群

（4）测试

3、Consul 常见问题

（1）节点和服务注销

（2）健康检查与故障转移

公告

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三、consul的基本使用

1、服务注册与发现

（1）注册服务

（2）服务查询

（3）服务删除

2、Consul的KV存储

四、项目引入consul的服务注册

（1）案例准备

（2）修改微服务的相关pom文件

（3）修改application配置文件

（4）修改订单服务主项目类

（5）修改OrderController类，使用负载均衡策略调用。

（6）在控制台中查看服务列表

五、consul高可用集群

1、Consul的核心知识

Gossip协议

RAFT一致性算法

2、Consul 集群搭建

（1） 准备环境

（2） 安装consul并启动

（3） 每个节点加入集群

（4） 测试

3、Consul 常见问题

（1）节点和服务注销

（2）健康检查与故障转移

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