Docker容器与虚拟化技术：Docker consul 实现服务注册与发现

目录

一、理论

1.Docker consul

二、实验

1.consul部署

2. consul-template部署

三、总结

一、理论

1.Docker consul

（1）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。

下载地址：

Install | Consul | HashiCorp Developer

（2）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。
server-leader是所有server节点的老大，它和其它server节点不同的是，它需要负责同步注册的信息给其它的server节点，同时也要负责各个节点的健康监测。

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。

 （3）consul部署

①目的

通过consul部署实现自动发现注册服务端(后端服务器)，并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

②实验环境及拓扑

表1 环境

服务器功能服务器ip服务器部署程序
consul服务器192.168.204.140运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器192.168.204.141运行registrator容器、运行nginx容器

③consul配置

cd /opt
unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
mv consul /usr/local/bin/
#将consul压缩包放入opt，解压后移动到/usr/local/bin目录可全局使用consul命令
consul agent \
#设置代理，在后台启动 consul 服务端
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.204.140 \
-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
#查看consul是否启动成功，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
consul members
#查看集群信息
consul operator raft list-peers
#查看集群状态
consul info | grep leader
#查看leader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

④registrator后端配置

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=192.168.204.141 \
consul://192.168.204.140:8500
#--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。
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
#创建2个nginx容器，2个httpd容器测试发现功能是否正常


⑤测试发现功能是否正常

浏览器中，输入 http://192.168.204.140:8500，在 Web 页面中“单击 NODES”，然后单击“consurl-server01”，会出现 5 个服务

（4）consul-template部署

①准备template nginx模板文件

#consul服务：即192.168.204.140上执行#准备模板文件，upstream模块中的全为变量自动获取微服务地址和端口，server定义是监听本机8000端口指定日志文件和主页类型
vim /opt/consul/nginx.ctmpl
upstream http_backend {{{range service "nginx"}}server {{.Address}}:{{.Port}};{{end}}
}
server {listen 8000;server_name localhost 192.168.204.140;access_log /var/log/nginx/david.com-access.log;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编译安装nginx

#consul服务：即192.168.204.140上执行
yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#安装依赖环境和编译工具，并创建nginx用户
cd /opt/
wget http://nginx.org/download/nginx-1.12.0.tar.gz
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz 
#下载nginx压缩包到/opt目录下并解压
cd /opt/nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx && make -j4 && make install
#进入解压后的nginx文件夹镜像编译安装
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
#将nginx命令软连接到/usr/local/sbin/下可以进行全局使用
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
#编辑nginx主配置文件在http模块中指定子配置文件路径，如下
http {include       mime.types;include  vhost/*.conf;       				
#添加虚拟主机目录即子配置文件路径default_type  application/octet-stream;
mkdir /usr/local/nginx/conf/vhost 
#创建虚拟主机目录即nginx子配置文件目录
mkdir /var/log/nginx
#创建日志文件目录
nginx
#启动nginx

③安装template

下载地址：

Consul Template v0.19.3 Binaries | HashiCorp Releases

#consul服务：即192.168.204.140上执行
cd /opt/
unzip consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip
mv consul-template /usr/local/bin/
#将 consul-template包上传到/opt目录下并解压，将解压后的 consul-template移动到/usr/local/bin下可进行全局使用
consul-template --consul-addr 192.168.204.140:8500 \
--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/david.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
--log-level=info
#在前台启动 template 服务，启动后不要按 ctrl+c 中止 consul-template 进程，注意前台#重新打开一个窗口查看是否根据模板生成了新的子配置文件
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/david.conf

（5）验证template-nginx负载结果

#服务端：即192.168.204.141#查看启动的容器信息
[root@localhost ~]# docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE                           COMMAND                   CREATED       STATUS       PORTS                               NAMES
ab7cf91c2a4f   httpd                           "httpd-foreground"        2 hours ago   Up 2 hours   0.0.0.0:89->80/tcp, :::89->80/tcp   test-04
8d47678fcb1f   httpd                           "httpd-foreground"        2 hours ago   Up 2 hours   0.0.0.0:88->80/tcp, :::88->80/tcp   test-03
771befe3bda7   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   2 hours ago   Up 2 hours   0.0.0.0:84->80/tcp, :::84->80/tcp   test-02
e2e175dfafba   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   2 hours ago   Up 2 hours   0.0.0.0:83->80/tcp, :::83->80/tcp   test-01
f8041fa14549   gliderlabs/registrator:latest   "/bin/registrator --…"   2 hours ago   Up 2 hours                                       registrator#分别进入2个微服务容器即2个nginx和2个http，更换主页内容
[root@localhost ~]# docker exec -it e2e175dfafba  bash
root@test01:/# echo "this is test1 web" > /usr/share/nginx/html/index.html
root@test01:/# exit
exit
[root@localhost ~]# docker exec -it 771befe3bda7 bash
root@test02:/# echo "this is test2 web" > /usr/share/nginx/html/index.html
root@test02:/# exit
exit浏览器访问：http://192.168.204.140:8000/并不断刷新，会有2种结果是更换后的nginx主页内容

（6）测试微服务变动consul-template是否生效

①新增nginx微服务容器

#服务端：即192.168.30.12
docker run -itd -p:85:80 --name test-05 -h test05 nginx
#新增查看是否生效

②删除nginx微服务容器

docker stop test-05
#停止新增的test-05的nginx容器查看是生效

二、实验

1.consul部署

(1) 目的

通过consul部署实现自动发现注册服务端(后端服务器)，并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

(2) 实验环境及拓扑

表1 环境

服务器功能服务器ip服务器部署程序
consul服务器192.168.204.140运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器192.168.204.141运行registrator容器、运行nginx容器

(3) consul配置

 将consul压缩包放入opt，解压后移动到/usr/local/bin目录可全局使用consul命令

 查看consul是否启动成功，会监听5个端口

 查看集群信息

 查看集群状态

查看leader信息

 查看集群server成员

 集群 server-leader

 

 注册的所有服务

 查看 nginx 服务信息

 集群节点详细信息

 (4) registrator后端配置

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。

 创建2个nginx容器，2个httpd容器测试发现功能是否正常

 (5)测试发现功能是否正常

浏览器中，输入 http://192.168.204.140:8500

在 Web 页面中“单击 NODES”， 然后单击“consurl-server01”，会出现 5 个服务

2. consul-template部署

(1)准备template nginx模板文件

 

(2) 编译安装nginx

安装依赖环境和编译工具，并创建nginx用户

 下载nginx压缩包到/opt目录下并解压

 进入解压后的nginx文件夹镜像编译安装

 将nginx命令软连接到/usr/local/sbin/下可以进行全局使用

（3）配置 nginx

 编辑nginx主配置文件在http模块中指定子配置文件路径，如下 添加虚拟主机目录即子配置文件路径

 创建虚拟主机目录即nginx子配置文件目录

 创建日志文件目录

 启动nginx

 （4）配置并启动 template

将 consul-template包上传到/opt目录下并解压，将解压后的 consul-template移动到/usr/local/bin下可进行全局使用

 在前台启动 template 服务，启动后不要按 ctrl+c 中止 consul-template 进程，注意前台

 重新打开一个窗口查看是否根据模板生成了新的子配置文件

(5) 验证template-nginx负载结果

查看启动的容器信息

分别进入2个微服务容器即2个nginx和2个http，更换主页内容

浏览器访问：http://192.168.204.140:8000/并不断刷新，会有2种结果是更换后的nginx主页内容

 

 (6) 测试微服务变动consul-template是否生效

 ① 新增nginx服务

 查看日志已更新

新增查看是否生效

 查看nodes已新增

 ② 删除nginx微服务容器

停止test-05的nginx容器

 查看日志已更新

停止新增的test-05的nginx容器查看是生效

 查看nodes已删除

三、总结

consul是google开源的一个使用go语言开发的服务管理软件。

Consul-Template是基于Consul的自动替换配置文件的应用。

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

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

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