前言
近年微服务架构在互联网应用领域中愈来愈火,引入微服务主要解决了单体应用多个模块的紧耦合、无法扩展和运维困难等问题。微服务架构就是按照功能粒度将业务模块进行垂直拆分,对单体应用本身进行服务化和组件化,每个组件单独部署为小应用(从 到 )。微服务与微服务之间通过 进行交互,同时为了支持水平扩展、性能提升和服务可用性,单个服务允许同时部署一个或者多个服务实例。在运行时,每个实例通常是一个云虚拟机或者容器。
微服务系统内部多个服务的实例之间如何通信?如何感知到彼此的存在和销毁?生产者服务如何知道消费者服务的地址?如何实现服务与注册中心的解耦?这就需要一个第三方的服务注册中心,提供对生产者服务节点的注册管理和消费者服务节点的发现管理。
正文
1. 服务发现与注册
1.1. 具体流程
服务注册中心:作为整个架构中的核心,要支持分布式、持久化存储,注册信息变动实时通知消费者。
服务提供者:服务以容器化方式部署(实现服务端口的动态生成),可以通过 的方式来管理。通过 检测到 进程信息以完成服务的自动注册。
服务消费者:要使用服务提供者提供的服务,和服务提供者往往是动态相互转位置的。
一个较为完整的服务注册与发现流程如下:
注册服务:服务提供者到注册中心注册;
订阅服务:服务消费者到注册中心订阅服务信息,对其进行监听;
缓存服务列表:本地缓存服务列表,减少与注册中心的网络通信;
调用服务:先查找本地缓存,找不到再去注册中心拉取服务地址,然后发送服务请求;
变更通知:服务节点变动时 (新增、删除等),注册中心将通知监听节点,更新服务信息。
1.2. 相关组件
一个服务发现系统主要由三部分组成:
注册器(registrator):根据服务运行状态,注册/注销服务。主要要解决的问题是,何时发起注册/注销动作。
注册表(registry):存储服务信息。常见的解决方案有zookeeper、etcd、cousul等。
发现机制(discovery):从注册表读取服务信息,给用户封装访问接口。
1.3. 第三方实现
对于第三方的服务注册与发现的实现,现有的工具主要有以下三种:
zookeeper:一个高性能、分布式应用程序协调服务,用于名称服务、分布式锁定、共享资源同步和分布式配置管理。
Etcd:一个采用HTTP协议的健/值对存储系统,主要用于共享配置和服务发现,提供的功能相对Zookeeper和Consul相对简单。
Consul:一个分布式高可用的服务发现和配置共享的软件,支持服务发现与注册、多数据中心、健康检查和分布式键/值存储。
简单对比:
与Zookeeper和etcd不一样,Consul内嵌实现了服务发现系统,不需要构建自己的系统或使用第三方系统,客户只需要注册服务,并通过DNS或HTTP接口执行服务发现。
2. Consul和Registrator
2.1. Consul简介
Consul是什么
是一种分布式的、高可用、支持水平扩展的的服务注册与发现工具。它大致包括以下特性:
服务发现:通过 或者 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 提供的也可以一样注册;
健康检查:健康检测使 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;
键/值存储:一个用来存储动态配置的系统。提供简单的 接口,可以在任何地方操作;
多数据中心:支持多数据中心以避免单点故障,内外网的服务采用不同的端口进行监听。而其部署则需要考虑网络延迟, 分片等情况等。 和 均不提供多数据中心功能的支持;
一致性算法:采用 一致性协议算法,比 算法好用。 使用 协议管理成员和广播消息, 并且支持 访问控制;
服务管理Dashboard:提供一个 的服务注册于健康状态监控的管理页面。
Consul的几个概念
下图是 官方文档提供的架构设计图:
图中包含两个 数据中心,每个数据中心都是一个 的集群。在数据中心1中,可以看出 的集群是由 个 ,加上 个 组成的。而不管是 还是 ,都是 集群的一个节点。所有的服务都可以注册到这些节点上,正是通过这些节点实现服务注册信息的共享。除了这两个,还有一些小细节 一一 简单介绍。
CLIENT
表示 的 模式,就是客户端模式。是 节点的一种模式,这种模式下,所有注册到当前节点的服务会被转发到 节点,本身是不持久化这些信息。
SERVER
表示 的 模式,表明这个 是个 节点。这种模式下,功能和 都一样,唯一不同的是,它会把所有的信息持久化的本地。这样遇到故障,信息是可以被保留的。
SERVER-LEADER
中间那个 下面有 的描述,表明这个 节点是它们的老大。和其它 不一样的一点是,它需要负责同步注册信息给其它的 ,同时也要负责各个节点的健康监测。
其它信息
其它信息包括各个节点之间的通信方式,还有一些协议信息、算法。它们是用于保证节点之间的数据同步、实时性要求等等一系列集群问题的解决。这些有兴趣的自己看看官方文档。
2.2. Registrator简介
什么是Registrator是一个独立于服务注册表的自动服务注册/注销组件,一般以 的方式进行部署。 会自动侦测它所在的宿主机上的所有 容器状态(启用/销毁),并根据容器状态到对应的服务注册列表注册/注销服务。
事实上, 通过读取同一台宿主机的其他容器 的环境变量进行服务注册、健康检查定义等操作。
支持可插拔式的服务注册表配置,目前支持包括 , 和 三种注册工具。
2.3. Docker安装Consul集群
2.3.1. 集群节点规划
我本地的使用的是 的虚拟机:
2.3.2. Consul集群安装
的配置参数信息说明:
2.4. Docker安装Consul集群
2.4.1. 拉取consul官方镜像
2.4.2. 启动Server节点
运行 镜像,启动 节点 :
node1:
查看 的日志,追踪运行情况:
现在集群中还没有选举 节点,继续启动其余两台 节点 和 :
node2:
查看 节点的进程启动日志:
node3:
查看 节点的进程启动日志:
当3个 节点都启动并正常运行时,观察 和 的进程日志,可以发现 被选举为 节点,也就是这个数据中心的 。
再次查看 节点的进程启动日志:
观察日志发现, 和 都成功join到了 所在的数据中心 。当集群中有3台 启动时, 被选举为 中的主节点。然后, 会通过心跳检查的方式,不断地对 和 进行健康检查。
2.4.4. 启动Client节点
node4:
查看 节点的进程启动日志:
可以发现: 是以 模式启动运行的。启动后完成后,把 数据中心中的以 模式启动的节点 、 和 都添加到本地缓存列表中。当客户端向 发起服务发现的请求后, 会通过 将请求转发给 节点中的其中一台做处理。
2.4.5. 查看集群状态
数据中心中的4个节点 , , 和 分别成功启动, 表示他们的状态,都为 。 , , 以 模式启动,而 以 模式启动。
2.5. Docker安装Registrator
2.5.1. 拉取Registrator的镜像
2.5.2. 启动Registrator节点
--net指定为host表明使用主机模式。-ip用于指定宿主机的IP地址,用于健康检查的通信地址。consul://192.168.127.128:8500: 使用Consul作为服务注册表,指定具体的Consul通信地址进行服务注册和注销(注意:8500是Consul对外暴露的HTTP通信端口)。
查看 的容器进程启动日志:
在启动过程完成了以下几步操作:
查看Consul数据中心的leader节点,作为服务注册表;
同步当前宿主机的启用容器,以及所有的服务端口;
分别将各个容器发布的服务地址/端口注册到Consul的服务注册列表。
2.5.3. 查看Consul的注册状态
提供了一个 来可视化服务注册列表、通信节点、数据中心和键/值存储等,直接访问宿主机的 端口。
服务注册列表:
节点下挂载着 数据中心中的所有的 节点,包括 和 。
通信节点列表:
启动 以后,宿主机中的所有容器把服务都注册到 的 上,测试完成!
总结
单数据中心的 集群的搭建就完成了!!!后续章节我会介绍如何使用 进行服务注册的标签化。然后通过 部署多实例的 容器来实现基于 的 和基于 的 的服务注册和健康检查定义,并演示如何以标签标识一个服务的多个实例。
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