基于Docker的Consul集群实现服务发现

服务发现

其实简单说，服务发现就是解耦服务与IP地址之间的硬绑定关系，
以典型的集群为例，对于集群来说，是有多个节点的，这些节点对应多个IP（或者同一个IP的不同端口号），集群中不同节点责任是不一样的。
比如说一个数据集群中，可以分为读节点或者写节点，写节点和读节点都是相对的，不是硬绑定的，某一个逻辑节点，随着故障转移及恢复，是可以变换身份的（写变读，读变写；主降从，从升主等等）
集群对外提供服务的时候，对于外界来说，集群中节点身份变换的时候需要对外透明，外界无需因为集群节点的身份变换而更改配置，这就需要一个解耦合的服务。

Consul，zookeeper等中间件，就是做这个透明转换的，也就是服务发现。这里简单测试consul作为服务发现的实现。

Consul是一种服务解耦解决方案（service mesh solution，纠结了好久不知道怎么翻译），提供具有服务发现，配置和分段功能的全功能控制系统（control plane）。
这些功能中的每一个都可以根据需要单独使用，也可以一起使用以构建完整的服务解耦。 即便是用了谷歌翻译的情况下，这段翻译纠结了半天，不知道怎么翻译合适。

如下是按照自己对consul做服务发现的理解，简单整理的逻辑结构图，其原理还是比较容易理解的。

Consul is a service mesh solution providing a full featured control plane with service discovery, configuration, and segmentation functionality. Each of these features can be used individually as needed, or they can be used together to build a full service mesh. Consul requires a data plane and supports both a proxy and native integration model. Consul ships with a simple built-in proxy so that everything works out of the box, but also supports 3rd party proxy integrations such as Envoy. https://www.consul.io/intro/index.html

它提供如下几个关键功能：

服务发现：

　　Consul的某些客户端可以提供一个服务，例如api或者mysql，其它客户端可以使用Consul去发现这个服务的提供者。

　　使用DNS或者HTTP，应用可以很容易的找到他们所依赖的服务。

健康检查：
　　Consul客户端可以提供一些健康检查，这些健康检查可以关联到一个指定的服务（服务是否返回200 OK），也可以关联到本地节点（内存使用率是否在90%以下）。

　　这些信息可以被一个操作员用来监控集群的健康状态，被服务发现组件路由时用来远离不健康的主机。

键值存储：
　　应用可以使用Consul提供的分层键值存储用于一些目的，包括动态配置、特征标记、协作、leader选举等等。通过一个简单的HTTP API可以很容易的使用这个组件。
多数据中心：
　　Consul对多数据中心有非常好的支持，这意味着Consul用户不必担心由于创建更多抽象层而产生的多个区域。

Consul被设计为对DevOps群体和应用开发者友好，他非常适合现代的、可伸缩的基础设施。

本文基于docker来实现consul的服务发现配置，方法consul agent是通过json注册的模式实现服务注册，
其中consul的服务端是3节点的集群，客户点是6节点3主3从的redis服务器集群，consul实现redis集群中读写服务注册于发现。
尽管Redis cluster有多IP方式驱动连接，这里仅仅为了测试“服务发现”的。
其实本来想测试MySQL单主模式的MGR，实现读写分离的服务发现，但是MySQL有点太重了，机器配置不够，所以做了Redis的集群来测试服务发现

consul服务端集群安装配置
作为服务发现的载体，consul是可以使用单节点运行的，作为解析服务的载体，是一个非常重要的角色，集群化具有更强的抗灾性，因此更多的时候是以多节点集群的方式运行解析服务的这个载体。
这里使用三个节点作为consul的集群服务端来运行，三个consul的服务节点IP分别是：172.18.0.11 ，172.18.0.12，172.18.0.13，需要固定IP

docker network create --subnet=172.18.0.11/16 mynetwork

docker run -itd --name consul01 --net mynetwork --ip 172.18.0.11 -v /usr/local/docker_file/consul01/:/usr/local/ CentOS 

docker run -itd --name consul02 --net mynetwork --ip 172.18.0.12 -v /usr/local/docker_file/consul02/:/usr/local/ centos 

docker run -itd --name consul03 --net mynetwork --ip 172.18.0.13 -v /usr/local/docker_file/consul03/:/usr/local/ centos 

分别在每个容器中创建consul服务（unzip consul_1.6.2_linux_amd64.zip解压缩即可，非常简单）

三个容器节点的server.json节点配置文件如下，唯一的区别就是bind_addr指定为当前节点的IP
如下是172.18.0.11节点的配置，不同节点仅需修改bind_addr为对应机器（容器）的IP

/usr/local/server.json
{
    "datacenter": "dc1",
    "data_dir": "/usr/local/",
    "log_level": "INFO",
    "server": true,
    "bootstrap_expect": 3,
    "bind_addr": "172.18.0.11",
    "client_addr": "0.0.0.0",
    "start_join": ["172.18.0.11","172.18.0.12","172.18.0.13"],
    "ui":true
}

依次登录三个容器中，以server模式启动consul服务
./consul agent -server -config-dir=/usr/local > /usr/local/consul.log &
由于配置文件中制定了集群的IP列表，因此无需显式加入集群（cluster join），正常情况下，启动三个节点后，会自动组成一个集群，并且自动选举出来一个leader。 consul 集群服务的状态 ./consul members --http-addr 172.18.0.11:8500 ./consul operator raft list-peers -http-addr=172.18.0.12:8500

consul客户端安装配置 容器客户端节点安装，6个节点IP分别是：172.18.0.21，172.18.0.22，172.18.0.23，172.18.0.24，172.18.0.25，172.18.0.26
docker run -itd --name redis01 --net mynetwork --ip 172.18.0.21 -v /usr/local/docker_file/redis01/:/usr/local/ centos 
docker run -itd --name redis02 --net mynetwork --ip 172.18.0.22 -v /usr/local/docker_file/redis02/:/usr/local/ centos 
docker run -itd --name redis03 --net mynetwork --ip 172.18.0.23 -v /usr/local/docker_file/redis03/:/usr/local/ centos 
docker run -itd --name redis04 --net mynetwork --ip 172.18.0.24 -v /usr/local/docker_file/redis04/:/usr/local/ centos 
docker run -itd --name redis05 --net mynetwork --ip 172.18.0.25 -v /usr/local/docker_file/redis05/:/usr/local/ centos 
docker run -itd --name redis06 --net mynetwork --ip 172.18.0.26 -v /usr/local/docker_file/redis06/:/usr/local/ centos
  6个client节点的配置以及服务定义，服务探测脚本如下
如下是172.18.0.21节点的配置，不同节点仅需修改bind_addr为对应机器（容器）的IP

client.json
{
"data_dir": "usr/local/consuldata",
"enable_script_checks": true,
"bind_addr": "172.18.0.21",
"retry_join": ["172.18.0.11","172.18.0.12","172.18.0.13"],
"retry_interval": "30s",
"rejoin_after_leave": true,
"start_join": ["172.18.0.11","172.18.0.12","172.18.0.13"]
}

分别启动三个client节点的consul服务，以client的模式运行，启动后，正常情况下会自动加入到consul的服务端集群中。 ./consul agent -config-dir=/usr/local/consuldata > /usr/local/consuldata/consul.log & ./consul members --http-addr 172.18.0.11:8500     consul客户端代理服务注册
6个容器节点依次安装redis，做成一个集群（步骤略），这里的consul客户端代理的是一个3中3从的Redis集群，这里不列出来Redis集群的安装。
Redis集群安装参考https://www.cnblogs.com/wy123/p/12012848.html，还是非常方便的，在本地（容器节点）一键创建6个节点3主3从的集群。
其中主节点是172.18.0.21，172.18.0.22，172.18.0.23，从节点是172.18.0.24，172.18.0.25，172.18.0.26

这里是使用 w-master-redis-8888.service.consul名字作为三个redis集群节点的服务代理。
172.18.0.21节点上的redis-master-8888.json（172.18.0.22，172.18.0.23，172.18.0.24，172.18.0.25，172.18.0.26 类同，仅需修改address）

{
"services":
[
{
"name": "w-master-redis-8888",
"tags": [
"master"
],
"address": "172.18.0.21",
"port": 8888,
"checks": [
{
"args":["sh","-c","/usr/local/consuldata/check_redis_master.sh 172.18.0.21 8888 ******"],
"Shell":"/bin/bash",
"interval": "15s"
}
]
}
]
}

redis-slave-8888.json 

{
"services":
[
{
"name": "r-slave-redis-8888",
"tags": [
"master"
],
"address": "172.18.0.21",
"port": 8888,
"checks": [
{
"args":["sh","-c","/usr/local/consuldata/check_redis_slave.sh 172.18.0.21 8888 ******"],
"Shell":"/bin/bash",
"interval": "15s"
}
]
}
]
}

Consul client节点的Redis主节点（写节点）服务检查脚本check_redis_master.sh
以下脚本来源于https://www.cnblogs.com/gomysql/p/8010552.html，做了简单的修改，在节点的身份判断逻辑上需要加强。

#!/bin/bash
host=$1
myport=$2
auth=$3
if [ ! -n "$auth" ]
then
auth='\"\"'
fi
comm="/usr/local/redis_instance/redis8888/bin/redis-cli -h $host -p $myport -a $auth "
role=`echo 'INFO Replication'|$comm |grep -Ec 'role:master'`
echo 'INFO Replication'|$comm
if [ $role -ne 1 ]
then
exit 2
fi

Consul client节点的Redis从节点服务检查脚本check_redis_slave.sh

#!/bin/bash
host=$1
myport=$2
auth=$3
if [ ! -n "$auth" ]
then
auth='\"\"'
fi
comm="/usr/local/redis_instance/redis8888/bin/redis-cli -h $host -p $myport -a $auth "
role=`echo 'INFO Replication'|$comm |grep -Ec 'role:slave'`
echo $role
echo 'INFO Replication'|$comm
if [ $role -ne 1 ]
then
exit 2
fi

 

Consul服务发现

redis集群配置成功后，重新加载代理服务，consul reload，一切正常的话，consul服务端就可以解析配置的服务了。
如下注册了两个服务，分别是r-slave-redis-8888，w-master-redis-8888，分别代表Redis集群的读写节点。

可以看到，成功地解析了 w-master-redis-8888.service.consul这个服务，映射到172.18.0.21，172.18.0.22，172.18.0.23三个节点。
需要注意的是，这三个节点都是写节点，这里仅仅是为了实现服务发现（尽管redis 有多IP的驱动支持）

r-slave-redis-8888.service.consul服务的解析，指向了三个从节点，172.18.0.24，172.18.0.25，172.18.0.26

故障转移之后的服务发现:模拟主节点故障，对172.18.0.21节点手动故障转移，现在172.18.0.21与172.18.0.24角色交换

Redis集群故障转以后的服务发现解析结果 对于w-master-redis-8888.service.consul这个服务，成功解析到172.18.0.24，172.18.0.22，172.18.0.23三个主节点

Redis集群故障转以后的服务发现解析结果 对于w-master-redis-8888.service.consul这个服务，成功解析到172.18.0.24，172.18.0.22，172.18.0.23三个主节点

遇到的问题：
1，cosnul服务端集群的时候，clustercenter一开始自定义了一个名称myconsule_datacenter,导致client节点死活加不进来,按照默认的dc1就没有问题
目前还不理解这个datacenter的命名规则是什么？
2，容器节点中的shell脚本要授予可执行权限chmod +x check_XXX.sh
3，其他异常问题，一定要看日志，搜索一下基本上都有结果。
以下纯粹是Redis集群的问题，与Consul没有直接关系，仅作为本测试中遇到的问题。
4，容器节点的Redis集群时，需要移除bind_ip的127.0.0.1节点，直接配置docker创建容器时候的IP，创建集群的时候会一致等待，waiting for the cluster to join
这一点redis-cli --cluster做的很扯淡，明明找不到节点，还要死等，不人为终止的话，他会一直waiting
5，Redis集群时候，因为主从都是相对的，需要相互识别对方，主从节点都要指定“masterauth”和“requirepass”，且密码一致，否则执行cluster  failover提示成功，但故障转移不成功
6，遇到一个灵异的问题（之前单机多实例的时候也遇到过），在启动容器上的Redis服务的时候，如果使用绝对路径启动，在创建集群的时候会出现从节点无法添加到集群中去的情况，停止服务，以相对路径方式重启之后就没有这个问题

总的来说consul这个中间件使用起来还算是比较简单，配置也很清爽，不像某些中间件令人作呕的配置结构（mycat？？？）
这里没有配置多数据中心模式，仅配置了单数据中心模式，作为一款服务发现的中间件，是完全没有问题的，尤其是作为MySQL集群不支持多IP连接驱动的数据库连接。

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