Spring Cloud 系列之注册中心 Consul

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。

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1.1.2 安装

☞ Windows

♞ 首先去官网下载对应版本的 ☞ 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

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♞ 访问 http://localhost:8500 进入 consul web 界面

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☞ 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

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

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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

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1.3.5 请求服务

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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。

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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。

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  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

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  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。

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  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。

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☞ 源码 ☞ Consul 中文文档 ☞ 一篇文章了解Consul服务发现实现原理