Spring Cloud 系列之注册中心 Consul

淡淡的烟草味﹌ 2022-11-22 00:28 277阅读 0赞

## 1.1 简介 ##

### 1.1.1 概述 ###

Consul 是 HashiCorp 公司推出的开源工具，Consul 由 Go 语言开发，部署起来非常容易，只需要极少的可执行程序和配置文件，具有绿色、轻量级的特点。Consul 是分布式的、高可用的、 可横向扩展的用于实现分布式系统的服务发现与配置。这些功能中的每一项都可以根据需要单独使用，也可以一起使用来构建一个完整的服务网格。Consul 分为 Client 和 Server 两种节点(所有的节点也被称为 Agent)，Server 节点保存数据，Client 负责健康检查及转发数据请求到 Server。Consul 的主要功能有:  
 ♞ 服务发现：Consul 的客户端可以注册一个服务，比如 api 或 mysql，其他客户端可以使用 Consul 来发现特定服务的提供者。使用 DNS 或 HTTP，应用程序可以很容易地找到他们所依赖的服务。  
 ♞ 健康检查：Consul 客户端可以提供任何数量的健康检查，要么与给定的服务相关联(如： “webserver是否返回 200 OK”)，要么与本地节点相关联(如： “内存利用率是否低于 90%”)。这些信息可以运维人员用来监控集群的健康状况，并被服务发现组件来路由流量(比如： 仅路由到健康节点)  
 ♞ KV存储：应用程序可以利用 Consul 的层级 K/V 存储来实现任何目的，包括动态配置、功能标记、协调、领导者选举等。Consul 提供了 HTTP API，使其非常简单以用。  
 ♞ 安全服务通信： Consul 可以为服务生成和分发 TLS( 传输层安全性协议) 证书，以建立相互的 TLS 连接。可以使用 Intention 来定义哪些服务被允许进行通信。服务隔离可以通过可以实时更改 Intention 策略轻松管理，而不是使用复杂的网络拓扑结构和静态防火墙规则。  
 ♞ 多数据中心：Consul 支持开箱即用的多数据中心。这意味着 Consul 的用户不必担心建立额外的抽象层来发展到多个区域。  
![在这里插入图片描述][20201103151035272.png]

### 1.1.2 安装 ###

#### ☞ Windows ####

♞ 首先去官网下载对应版本的 [☞ Consul][Consul]  
♞ Windows 中直接双击安装，黑框一闪而过就已经装好了  
♞ 使用 `consul --version` 查看安装的版本  
♞ 使用 `sonsul agent -dev` 启动开发模式  
![在这里插入图片描述][20201103145715810.png]  
♞ 访问 `http://localhost:8500` 进入 consul web 界面

![在这里插入图片描述][20201103145928154.png_pic_center]

#### ☞ Linux ####

♞ 使用 `yum install -y unzip zip` 命令在服务器上安装 zip 解压  
♞ 将 consul 安装 包上传至服务器  
♞ 使用 `unzip xxx` 解压  
♞ 使用 `./consul agent -server -bootstrap-expect 1 -data-dir=/tmp/consul -node=consul_1 -bind=127.0.0.1 -client=0.0.0.0 -ui` 启动 consul，其中 `-server` 表示是 server 模式；`-bootstrap-expect=1` 表示是集群中有 1 台服务器；`-bootstrap`该模式 node 可以指定自己作为 leader ，如果是非 leader 可不加该参数；`-data-dir=/tmp/consul` 为代理存储状态提供了一个数据目录；`-node=n2` 该服务器节点名；`-bind=127.0.0.1` 节点绑定的 ip；`-ui` 非必须 webui 的路径，用 web 来管理 consul。[☞ 其他配置详见][Link 1]

### 1.1.3 相关依赖 ###

<dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
    </dependency>

## 1.2 Provider ##

### 1.2.1 配置文件 ###

server:
      port: 8093
    
    spring:
      application:
        name: ProviderServer
      cloud:
        consul:
          host: localhost
          port: 8500
    	discovery:
    		# 表示注册时使用 ip 而不是 hostname
            prefer-ip-address: true
    		# 健康检查失败多长时间取消注册
    		health-check-critical-timeout: 10s

### 1.2.2 启动类 ###

/** * Created with IntelliJ IDEA. * * @author Demo_Null * @date 2020/10/29 * @description 服务提供者启动类 */
    @SpringBootApplication
    @EnableDiscoveryClient
    public class ProviderApplication { 
        public static void main(String[] args) { 
            SpringApplication.run(ProviderApplication.class, args);
        }
    }

### 1.2.3 服务类 ###

/** * Created with IntelliJ IDEA. * * @author gaohu9712@163.com * @date 2020/10/29 * @description */
    
    @RestController
    @RequestMapping("/provider")
    public class ProviderController { 
    
        @GetMapping("/get")
        public Object get() { 
            return "你已经消费了";
        }
    }

### 1.2.4 启动服务 ###

![在这里插入图片描述][20201103152027708.png]

## 1.3 Consumer ##

### 1.3.1 配置文件 ###

server:
      port: 80
    
    spring:
      application:
        name: ConsumerServer
      cloud:
        consul:
          host: localhost
          port: 8500
    	discovery:
    		# 表示注册时使用 ip 而不是 hostname
            prefer-ip-address: true
    		# 健康检查失败多长时间取消注册
    		health-check-critical-timeout: 10s

### 1.3.2 启动类 ###

/** * Created with IntelliJ IDEA. * * @author Demo_Null * @date 2020/10/29 * @description 消费者启动类 */
    @SpringBootApplication
    @EnableDiscoveryClient
    public class ConsumerApplication { 
        public static void main(String[] args) { 
            SpringApplication.run(ConsumerApplication.class, args);
        }
    }

### 1.3.3 服务类 ###

/** * Created with IntelliJ IDEA. * * @author Demo_Null * @date 2020/10/29 * @description */
    @RestController
    @RequestMapping("/consumer")
    public class ConsumerController { 
    
        @Autowired
        private DiscoveryClient discoveryClient;
    
    
        @GetMapping("/go")
        public void go() { 
            List<ServiceInstance> providerServer = discoveryClient.getInstances("ProviderServer");
    
            if (0 == providerServer.size()) { 
                return;
            }
    
            ServiceInstance serviceInstance = providerServer.get(0);
            System.out.print(serviceInstance.getUri() + " --- ");
            String url = serviceInstance.getUri() + "/provider/get";
    
    
            RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
            String str = restTemplate.getForObject(url, String.class);
            System.out.println(str);
        }
    }

### 1.3.4 启动服务 ###

![在这里插入图片描述][20201103152735477.png]

### 1.3.5 请求服务 ###

![在这里插入图片描述][20201103153025857.png]

## 1.4 集群 ##

### 1.4.1 Consul 集群 ###

分别启动三台服务器上的 Consul，注意此时集群没有搭建完毕，访问 web 会报错  
`./consul agent -server -bootstrap-expect=3 -data-dir=/tmp/data -node=consul_1 -bind=192.168.91.131 -client=0.0.0.0 -ui`  
`./consul agent -server -bootstrap-expect=3 -data-dir=/tmp/data -node=consul_2 -bind=192.168.91.134 -client=0.0.0.0`  
`./consul agent -server -bootstrap-expect=3 -data-dir=/tmp/data -node=consul_3 -bind=192.168.91.135 -client=0.0.0.0`  
使用 `./consul join 192.168.91.131` 命令将 2号、3号加入 1号中，如果我们的服务只有 10 个左右那么至此集群搭建可以就此完毕。

![在这里插入图片描述][20201103165754793.png]  
![在这里插入图片描述][20201103165846241.png]  
但是我们的服务有更多的话，就需要加入 client 端，正常使用 Consul 的时候还是要有 Client 才好，这也符合 Consul 的反熵设计。使用 `./consul agent -data-dir=/tmp/data -node=consul_client -bind=192.168.91.136 -client=0.0.0.0` 启动 consul client 并将其加入 131 上的 1 号节点中中。此时我们一个完整的集群才算搭建完成。

### 1.4.2 Provider 集群 ###

#### ☞ 配置文件 ####

spring:
      application:
        name: ProviderServer
      cloud:
        consul:
          host: 192.168.91.136
          port: 8500
          discovery:
            # 表示注册时使用 ip 而不是 hostname
            prefer-ip-address: true
            # 健康检查失败多长时间取消注册
            health-check-critical-timeout: 10s

我们发现配置文件与单体时没有什么区别，那么是不是 consul 中服务注册到节点后，其他节点自动同步呢？在 web 控制台我们发现只有 client 节点有，而其他节点并没有显示。这是为什么呢？这个根本原因是服务发现的实现原理不同。

![在这里插入图片描述][20201103235253363.png_pic_center]

Consul 的数据同步也是强一致性的，服务的注册信息会在 Server 节点之间同步，服务的信息还是持久化保存的，即使服务部署不可用了，仍旧可以查询到这个服务部署。但是业务服务的可用状态是由注册到的 Agent 来维护的，Agent 如果不能正常工作了，则无法确定服务的真实状态。并且 Consul 是相当稳定了，Agent 挂掉的情况下大概率服务器的状态也可能是不好的，此时屏蔽掉此节点上的服务是合理的。  
  Consul 也确实是这样设计的，DNS 接口会自动屏蔽挂掉节点上的服务，HTTP API 也认为挂掉节点上的服务不是 passing 的。鉴于 Consul 健康检查的这种机制，同时避免单点故障，所有的业务服务应该部署多份，并注册到不同的 Consul 节点。

#### ☞ 服务发现原理 ####

![在这里插入图片描述][20201104000411254.png_pic_center]  
  首先需要有一个正常的 Consul 集群，有 Server，有 Leader。这里在服务器 Server 1、Server 2、Server 3 上分别部署了 Consul Server。假设他们选举了 Server 2 上的 Consul Server 节点为 Leader。这些服务器上最好只部署 Consul 程序，以尽量维护 Consul Server 的稳定。  
  然后在服务器 Server 4 和 Server 5 上通过 Consul Client 分别注册 Service A、B、C，这里每个 Service 分别部署在了两个服务器上，这样可以避免 Service 的单点问题。Consul Client 可以认为是无状态的，它将注册信息通过 RPC 转发到 Consul Server，服务信息保存在 Server 的各个节点中，并且通过 Raft 实现了强一致性。  
  最后在服务器 Server 6 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，最终 Program D 拿到了 Service B 的所有部署的 IP 和端口，然后就可以选择 Service B 的其中一个部署并向其发起请求了。  
  如果服务发现采用的是 DNS 方式，则 Program D 中直接使用 Service B 的服务发现域名，域名解析请求首先到达本机 DNS 代理，然后转发到本机 Consul Client，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，最终 Program D 拿到了 Service B 的某个部署的 IP 和端口。

### 1.4.3 测试 ###

为了验证其他 consul 节点是可以获取到服务信息的，咱们将 consumer 注册到其他的 consul 节点，然后看使用能后实现远程调用。  
![在这里插入图片描述][20201104000833627.png_pic_center]  
  我们可以发现确实可以获取到 provider 的相关信息并且实现远程调用，证明 consul 集群确实是将信息同步了，但是 consul 集群将服务交由注册方管理，当注册方失效时，通过其注册的服务全部失效。  
![在这里插入图片描述][20201104000926965.png]

--------------------

[☞ 源码][Link 2]  
[☞ Consul 中文文档][Consul 1]  
[☞ 一篇文章了解Consul服务发现实现原理][_Consul]

[20201103151035272.png]: /images/20221120/b5837d1ad2ff40ef87e9c83e7425ce74.png
[Consul]: https://www.consul.io/downloads
[20201103145715810.png]: /images/20221120/daaaade260464408bb425c038776ab42.png
[20201103145928154.png_pic_center]: /images/20221120/20659340a94c4ccc8a87ce2f6a37a057.png
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/sunsky303/p/9209024.html
[20201103152027708.png]: /images/20221120/a7bbf63052b84602a352437a01fba37f.png
[20201103152735477.png]: /images/20221120/31215841e2fa4ad9b56b95a67e9c0cd9.png
[20201103153025857.png]: /images/20221120/b01df33656db42e4b6b013ee6eb85e3d.png
[20201103165754793.png]: /images/20221120/7b71be5e08e5493cbdecdf94c712a861.png
[20201103165846241.png]: /images/20221120/1fb907eb3ec541eba89774db0788d46b.png
[20201103235253363.png_pic_center]: /images/20221120/2525740b0d2f43a58f2cdd04581f3b1c.png
[20201104000411254.png_pic_center]: /images/20221120/11fac636eb1d4f1b8dd54abba69c5297.png
[20201104000833627.png_pic_center]: /images/20221120/5ac4bc3aeee146afbc565a15c896531e.png
[20201104000926965.png]: /images/20221120/3dfba090781e4eecb0081f4d3fc58fce.png
[Link 2]: https://github.com/java-software/spring-cloud-consul
[Consul 1]: https://www.springcloud.cc/spring-cloud-consul.html
[_Consul]: https://mp.weixin.qq.com/s/ecmqqWuMho2a0xhaF1vFNA