一、Consul简介
1.1 什么是服务注册与发现？
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！
1.2 什么是consul？
consul是实现服务自动发现和注册的工具
解决什么问题？
如果后端应用服务器集群节点数量很多，前端的负载均衡器配置和管理会很麻烦的问题。（负载均衡器的节点配置条目会很多，配置管理起来会很麻烦；并且如果后端节点的网络位置发生了变化，还需要修改所有调用这些后端节点的负载均衡器的配置等问题）
consul的模式
client模式：可用于接收后端服务发来的注册信息，并转发给server节点，没有持久化能力
server模式：可用于接收后端服务或client模式节点发来的注册信息，还可在server节点之间同步注册信息，具有持久化注册信息到本地的能力
server-leader节点：复制同步注册信息给其它的server节点，并对各个节点做健康检查
consul提供的一些关键特性：
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。
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。
二、consul部署
实验环境：
|---------------|----------------|----------------------------------------|
| 主机IP | 节点名称 | 包含服务 |
| 192.168.10.10 | Consul服务器 | 运行Consul服务、Nginx服务、Consul-template守护进程 |
| 192.168.10.20 | Registrator服务器 | 运行Registrator容器、运行Nginx容器 |
2.1 Consul服务器配置
2.1.1 建立Consul服务
mkdir /opt/consul
cd /opt/consul
unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
mv consul /usr/local/bin/
2.1.2 在bin目录下设置代理并后台启动Consul服务器
consul agent \
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.10.20 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &
-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。
netstat -natp|grep consul
启动consul后默认会监听5个端口
8300：replication（代表主从同步）、leader（领导者）、 farwarding（转发的端口）
8301：lan cossip的端口 #内部同一数据中心端口通信（内部局域网cossip点对点）
8302：wan gossip的端口 #不同数据中心端口通信（外网端口gossip点对点）
8500：web ui界面的端口 #用与http接口和web
8600：使用dns协议查看节点信息的端口 #用于预注册的服务发现：使用DNS协议查看节点信息的端口
2.1.3 查看集群信息
consul members
#查看members状态
consul operator raft list-peers
#查看集群状态
consul info | grep leader
2.1.4 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
2.2 Registrator服务器配置
容器服务自动加入Nginx集群
2.2.1 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=192.168.10.10 \
consul://192.168.10.20:8500
--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。
要使用20.10.17版本，太高的版本会报错
2.2.2 验证发现功能是否正常
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
2.2.3 验证是否注册Consul
浏览器中，输入 http://192.168.10.20:8500，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":[]}
2.3.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。
2.3.1 准备Template Nginx模板文件
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 192.168.241.11;
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;
}
}
2.3.2 编译安装Nginx
准备nginx-1.12.0.tar.gz安装包
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 -j 2 && make install
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
2.3.3 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;
......
#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
2.3.4 配置并启动Template
准备consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip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 192.168.241.11:8500 \
--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 192.168.241.22:83;
server 192.168.241.22:84;
}
server {
listen 8000;
server_name localhost 192.168.241.11;
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;
}
}
2.3.5 访问Template-Nginx
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
2.3.6 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 Consul服务器的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。
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf
upstream http_backend {
server 192.168.241.22:83;
server 192.168.241.22:84;
server 192.168.241.22:85;
}
server {
listen 8000;
server_name localhost 192.168.241.11;
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;
}
}