什么是服务发现

什么是服务发现

微服务的框架体系中，服务发现是不能不提的一个模块。我相信了解或者熟悉微服务的童鞋应该都知道它的重要性。这里我只是简单的提一下，毕竟这不是我们的重点。我们看下面的一幅图片：

服务发现之consul - 图1

图中，客户端的一个接口，需要调用服务A-N。客户端必须要知道所有服务的网络位置的，以往的做法是配置是配置文件中，或者有些配置在数据库中。这里就带出几个问题：

需要配置N个服务的网络位置，加大配置的复杂性
服务的网络位置变化，都需要改变每个调用者的配置
集群的情况下，难以做负载（反向代理的方式除外）

总结起来一句话：服务多了，配置很麻烦，问题多多
既然有这些问题，那么服务发现就是解决这些问题的。话说，怎么解决呢？我们再看一张图

服务发现之consul - 图2

与之前一张不同的是，加了个服务发现模块。图比较简单，这边文字描述下。服务A-N把当前自己的网络位置注册到服务发现模块（这里注册的意思就是告诉），服务发现就以K-V的方式记录下，K一般是服务名，V就是IP:PORT。服务发现模块定时的轮询查看这些服务能不能访问的了（这就是健康检查）。客户端在调用服务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。这样的方式是不是就可以解决上面的问题了呢？客户端完全不需要记录这些服务网络位置，客户端和服务端完全解耦！

这个过程大体是这样，当然服务发现模块没这么简单。里面包含的东西还很多。这样表述只是方便理解。

图中的服务发现模块基本上就是微服务架构中服务发现的作用了。

consul 简介

做服务发现的框架常用的有

zookeeper
eureka
etcd
consul

这里就不比较哪个好哪个差了，需要的童鞋自己谷歌百度。
那么consul是啥？consul就是提供服务发现的工具。然后下面是简单的介绍：
consul是分布式的、高可用、横向扩展的。consul提供的一些关键特性：

service discovery：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。
health checking：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 storage：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。
multi-datacenter：无需复杂的配置，即可支持任意数量的区域。

我们这里会介绍服务发现，健康检查，还有一些基本KV存储。多数据中心有机会另一篇文章再说。
总结：只要知道它是解决我上一部分提出的问题就行，其它的东西慢慢理解

consul的几个概念

服务发现之consul - 图3
上图是我从consul官方文档抠出来的。
我们只看数据中心1，可以看出consul的集群是由N个SERVER，加上M个CLIENT组成的。而不管是SERVER还是CLIENT，都是consul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

CLIENT表示consul的client模式，就是客户端模式。是consul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SERVER，本身是不持久化这些信息。

SERVER

SERVER表示consul的server模式，表明这个consul是个server，这种模式下，功能和CLIENT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SERVER下面有LEADER的字眼，表明这个SERVER是它们的老大，它和其它SERVER不一样的一点是，它需要负责同步注册的信息给其它的SERVER，同时也要负责各个节点的健康监测。

其它信息

其它信息包括它们之间的通信方式，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。
上图是官网提供的一个事例系统图，图中的Server是consul服务端高可用集群，Client是consul客户端。consul客户端不保存数据，客户端将接收到的请求转发给响应的Server端。Server之间通过局域网或广域网通信实现数据一致性。每个Server或Client都是一个consul agent。Consul集群间使用了GOSSIP协议通信和raft一致性算法。上面这张图涉及到了很多术语：

Agent——agent是一直运行在Consul集群中每个成员上的守护进程。通过运行 consul agent 来启动。agent可以运行在client或者server模式。指定节点作为client或者server是非常简单的，除非有其他agent实例。所有的agent都能运行DNS或者HTTP接口，并负责运行时检查和保持服务同步。
Client——一个Client是一个转发所有RPC到server的代理。这个client是相对无状态的。client唯一执行的后台活动是加入LAN gossip池。这有一个最低的资源开销并且仅消耗少量的网络带宽。
Server——一个server是一个有一组扩展功能的代理，这些功能包括参与Raft选举，维护集群状态，响应RPC查询，与其他数据中心交互WAN gossip和转发查询给leader或者远程数据中心。
DataCenter——虽然数据中心的定义是显而易见的，但是有一些细微的细节必须考虑。例如，在EC2中，多个可用区域被认为组成一个数据中心？我们定义数据中心为一个私有的，低延迟和高带宽的一个网络环境。这不包括访问公共网络，但是对于我们而言，同一个EC2中的多个可用区域可以被认为是一个数据中心的一部分。
Consensus——在我们的文档中，我们使用Consensus来表明就leader选举和事务的顺序达成一致。由于这些事务都被应用到有限状态机上，Consensus暗示复制状态机的一致性。
Gossip——Consul建立在Serf的基础之上，它提供了一个用于多播目的的完整的gossip协议。Serf提供成员关系，故障检测和事件广播。更多的信息在gossip文档中描述。这足以知道gossip使用基于UDP的随机的点到点通信。
LAN Gossip——它包含所有位于同一个局域网或者数据中心的所有节点。
WAN Gossip——它只包含Server。这些server主要分布在不同的数据中心并且通常通过因特网或者广域网通信。
RPC——远程过程调用。这是一个允许client请求server的请求/响应机制。

在每个数据中心，client和server是混合的。一般建议有3-5台server。这是基于有故障情况下的可用性和性能之间的权衡结果，因为越多的机器加入达成共识越慢。然而，并不限制client的数量，它们可以很容易的扩展到数千或者数万台。
　　同一个数据中心的所有节点都必须加入gossip协议。这意味着gossip协议包含一个给定数据中心的所有节点。这服务于几个目的：第一，不需要在client上配置server地址。发现都是自动完成的。第二，检测节点故障的工作不是放在server上，而是分布式的。这是的故障检测相比心跳机制有更高的可扩展性。第三：它用来作为一个消息层来通知事件，比如leader选举发生时。
　　每个数据中心的server都是Raft节点集合的一部分。这意味着它们一起工作并选出一个leader，一个有额外工作的server。leader负责处理所有的查询和事务。作为一致性协议的一部分，事务也必须被复制到所有其他的节点。因为这一要求，当一个非leader得server收到一个RPC请求时，它将请求转发给集群leader。
　　server节点也作为WAN gossip Pool的一部分。这个Pool不同于LAN Pool，因为它是为了优化互联网更高的延迟，并且它只包含其他Consul server节点。这个Pool的目的是为了允许数据中心能够以low-touch的方式发现彼此。这使得一个新的数据中心可以很容易的加入现存的WAN gossip。因为server都运行在这个pool中，它也支持跨数据中心请求。当一个server收到来自另一个数据中心的请求时，它随即转发给正确数据中想一个server。该server再转发给本地leader。
　　这使得数据中心之间只有一个很低的耦合，但是由于故障检测，连接缓存和复用，跨数据中心的请求都是相对快速和可靠的。

consul 基本使用

自己就一台机子，所以这里就演示下docker下部署使用consul。容器与宿主机的端口映射忽略，正常生产环境每个宿主机一个consul，端口需要映射到宿主机

部署

拉取镜像

docker search consul

咱们用官方的镜像玩玩

docker pull consul

不指定tag就拉取last，当前版本是0.8.0

启动consul

启动节点1（server模式）
```
docker run -d -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"skip_leave_on_interrupt": true}' --name=node1 consul agent -server -bind=172.17.0.2  -bootstrap-expect=3 -node=node1
```
-node：节点的名称, 每个结点ID, 必须是唯一的 -bind：绑定的一个地址，用于server节点之间通信的地址，可以是内外网，必须是可以访问到的地址 -client: 客户端的ip地址 -server：以server身份启动 -bootstrap-expect：这个就是表示期望提供的SERVER节点数目，集群要求的最少server数量，当低于这个数量，集群即失效。 -data-dir：data存放的目录，更多信息请参阅consul数据同步机制

启动节点2-3（server模式）

docker run -d -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"skip_leave_on_interrupt": true}' --name=node2 consul agent -server -bind=172.17.0.3  -join=172.17.0.2 -node-id=$(uuidgen | awk '{print tolower($0)}')  -node=node2
docker run -d -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"skip_leave_on_interrupt": true}' --name=node3 consul agent -server -bind=172.17.0.4  -join=172.17.0.2 -node-id=$(uuidgen | awk '{print tolower($0)}')  -node=node3 -client=172.17.0.4

-join：这个表示启动的时候，要加入到哪个集群内，这里就是说要加入到节点1的集群 -node-id：这个貌似版本8才加入的，这里用这个来指定唯一的节点ID，可以查看这个issue -client：这个表示注册或者查询等一系列客户端对它操作的IP，如果不指定这个IP，默认是127.0.0.1。

启动节点4（client模式）

docker run -d -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"leave_on_terminate": true}' --name=node4 consul agent -bind=172.17.0.5 -retry-join=172.17.0.2 -node-id=$(uuidgen | awk '{print tolower($0)}')  -node=node4

除了没有-server，其它都是一样的，没有这个就说明这个节点是CLIENT

查看下集群的状态
```
docker exec -t node1 consul members
```
4个节点都列出来了。Status表示它们的状态，都是alive。Type表示它们的类型，三个SERVER一个CLIENT，和我们之前启动的一样。DC表示数据中心，都是dc1。
docker exec -t node1 consul info | grep leader

其中，ip 地址172.17.0.2是leader, 也就是node1.
节点异常consul的处理
LEADER 挂了
leader挂了，consul会重新选取出新的leader，只要超过一半的SERVER还活着，集群是可以正常工作的。node1是leader，所以把这个容器停了。
```
docker stop node1
```
看看其他节点的日志（node2）：
docker attach node3

日志打印，心跳检查node1的ip超时，接着开始选举。node3被选举为新的leader。我们查看下现在的leader：

curl http://172.17.0.3:8500/v1/status/leader

返回的内容：

"172.17.0.4:8300"

172.17.0.4 就是 node3节点的IP

（补充内容）节点与宿主机的端口映射

指定node1与宿主机（192.168.99.100）的端口映射

docker run -d --net=host -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"skip_leave_on_interrupt": true}' --name=node1 -p 8300:8300 -p 8301:8301 -p 8301:8301/udp  -p 8302:8302/udp -p 8302:8302 -p 8400:8400 -p 8500:8500 -p 53:53/udp -h consul  consul agent -server -bind=172.17.0.2  -bootstrap -node=node1

node2进入的IP指定为宿主机的IP

docker run -d -e 'CONSUL_LOCAL_CONFIG={"skip_leave_on_interrupt": true}' --name=node2 consul agent -server -bind=172.17.0.3  -join=192.168.99.100 -node-id=$(uuidgen | awk '{print tolower($0)}')  -node=node2

正常加入，node1的日志：

2017/04/09 05:53:08 [INFO] serf: EventMemberJoin: node2 172.17.0.3
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] consul: Adding LAN server node2 (Addr: tcp/172.17.0.3:8300) (DC: dc1)
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] raft: Updating configuration with AddStaging (172.17.0.3:8300, 172.17.0.3:8300) to [{Suffrage:Voter ID:172.17.0.2:8300 Address:172.17.0.2:8300} {Suffrage:Voter ID:172.17.0.3:8300 Address:172.17.0.3:8300}]
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] raft: Added peer 172.17.0.3:8300, starting replication
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] consul: member 'node2' joined, marking health alive
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] serf: EventMemberJoin: node2.dc1 172.17.0.3
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] consul: Handled member-join event for server "node2.dc1" in area "wan"
    2017/04/09 05:53:08 [WARN] raft: AppendEntries to {Voter 172.17.0.3:8300 172.17.0.3:8300} rejected, sending older logs (next: 1)
    2017/04/09 05:53:08 [INFO] raft: pipelining replication to peer {Voter 172.17.0.3:8300 172.17.0.3:8300}

Node   Address          Status  Type    Build  Protocol  DC
node1  172.17.0.2:8301  alive   server  0.8.0  2         dc1
node2  172.17.0.3:8301  alive   server  0.8.0  2         dc1

使用

部署完了，那么可以看看怎么用这个东东了。

注册个服务

使用HTTP API 注册个服务，使用接口APIAPI)调用
调用 http://consul:8500/v1/agent/service/register PUT 注册一个服务。request body:

{
  "ID": "userServiceId", //服务id
  "Name": "userService", //服务名
  "Tags": [              //服务的tag，自定义，可以根据这个tag来区分同一个服务名的服务
    "primary",
    "v1"
  ],
  "Address": "127.0.0.1",//服务注册到consul的IP，服务发现，发现的就是这个IP
  "Port": 8000,          //服务注册consul的PORT，发现的就是这个PORT
  "EnableTagOverride": false,
  "Check": {             //健康检查部分
    "DeregisterCriticalServiceAfter": "90m",
    "HTTP": "http://www.baidu.com", //指定健康检查的URL，调用后只要返回20X，consul都认为是健康的
    "Interval": "10s"   //健康检查间隔时间，每隔10s，调用一次上面的URL
  }
}

使用curl调用

curl http://172.17.0.4:8500/v1/agent/service/register -X PUT -i -H "Content-Type:application/json" -d '{
 "ID": "userServiceId",  
 "Name": "userService",
 "Tags": [
   "primary",
   "v1"
 ],
 "Address": "127.0.0.1",
 "Port": 8000,
 "EnableTagOverride": false,
 "Check": {
   "DeregisterCriticalServiceAfter": "90m",
   "HTTP": "http://www.baidu.com",
   "Interval": "10s"
 }
}'

OK，注册了一个服务

发现个服务

刚刚注册了名为userService的服务，我们现在发现（查询）下这个服务

curl http://172.17.0.4:8500/v1/catalog/service/userService

返回的响应：

[
    {
        "Address": "172.17.0.4",
        "CreateIndex": 880,
        "ID": "e6e9a8cb-c47e-4be9-b13e-a24a1582e825",
        "ModifyIndex": 880,
        "Node": "node3",
        "NodeMeta": {},
        "ServiceAddress": "127.0.0.1",
        "ServiceEnableTagOverride": false,
        "ServiceID": "userServiceId",
        "ServiceName": "userService",
        "ServicePort": 8000,
        "ServiceTags": [
            "primary",
            "v1"
        ],
        "TaggedAddresses": {
            "lan": "172.17.0.4",
            "wan": "172.17.0.4"
        }
    }
]

内容有了吧，这个就是我们刚刚注册的服务的信息，就可以获取到

服务的名称是“userService” 服务地址是“127.0.0.1” 服务的端口是“8000”

存储个K/V

设置一个值到user/config/connections 内容为5

docker exec -t node1 consul kv put user/config/connections 5

获取特定的值
　docker exec -t node1 consul kv get user/config/connections
详细信息　　

docker exec -t node1 consul kv get -detailed user/config/connections

服务发现之consul - 图7

值的内容为5,还有key等相关的值

总结

服务发现以及配置共享的简单样例展示了下，详细的使用还是需要看官方文档，这里只是列举了一些样例，用于理解和简单的使用consul。

Spring Cloud 结合consul使用

如果是使用spring cloud来使用consul，可以查看我的相关样例：http://git.oschina.net/buxiaoxia/spring-demo
spring cloud 结合consul的使用，下一篇文章再进行描述吧

九卷架构技术栈

服务发现之consul