一、Consul原理与介绍

1.介绍

consul主要有server和client两种组件组成。

server负责核心数据的存储和处理请求，server可以部署多个实例（通常推荐3-5个），server只有一个实例是leader实例，就是主节点，主节点是自动选举产生的，主节点负责处理数据的写入处理，同时将数据同步至其他server节点。

client负责跟server通信，处理转发服务注册、服务发现请求到server节点，client还负责服务的健康检查，client节点也可以部署多个实例，甚至每个微服务节点都部署一个client实例。

Server节点

• 参与共识仲裁(raft)
• 存储群集状态(日志存储)
• 处理查询
• 维护与周边(LAN/WAN)各节点关系

Agent节点

• 负责通过该节点注册到consul的微服务的健康检查
• 将客户端注册请求以及查询转化为对server的RPC请求
• 维护与周边(LAN/WAN)各节点关系

服务端口

纵观consul的实现，其核心在于两点：

1. 集群内节点间信息的高效同步机制，其保障了拓扑变动以及控制信号的及时传递；
2. server集群内日志存储的强一致性。

它们主要基于以下两个协议来实现：

• 使用gossip协议在集群内传播信息
• 使用raft协议来保障日志的一致性

2.实现原理

2.1serf

Serf是hashicorp开源的去中心化成员管理、失败检测和服务编排工具，具有轻量级、高可用和分区容错的特点。Serf底层采用gossip协议，通过在集群中广播消息，从而实现了集群中节点下线自动感知。Serf 在每个主要平台上运行：Linux、Mac OS X 和 Windows。它非常轻量级：它使用 5 到 10 MB 的常驻内存，并且主要使用不频繁的 UDP 消息进行通信

由于gossip协议实现了最终一致性，所以Serf是一个AP系统。Serf可应用于负载均衡器、Memcached或者Redis集群管理、DNS记录更新等场景。

Serf 使用高效的gossip协议 来解决三个主要问题：

• Membership：Serf 维护集群成员列表，并且能够在成员更改时执行自定义处理程序脚本。例如，Serf 可以维护负载均衡器的 Web 服务器列表，并在节点上线或离线时通知负载均衡器。
• 故障检测和恢复：Serf 在几秒钟内自动检测故障节点，通知集群的其余部分，并执行处理程序脚本允许您处理这些事件。Serf 将通过定期重新连接来尝试恢复故障节点。
• 自定义事件传播：Serf 可以向集群广播自定义事件和查询。这些可用于触发部署、传播配置等。事件只是即发即弃的广播，Serf 在面对离线节点或网络分区时尽最大努力传递消息。查询提供了一个简单的实时请求/响应机制。

2.2Raft

节点状态变更

1. 在节点数达到bootstrap-expect的数时，开始启用raft选举
2. 在节点数超过bootstrap-expect数时，其他节点为follower
3. 在leader被干掉后，raft如果判断到节点数依然大于等于bootstrap-expect时，重新选举
4. 逐一干掉节点，当节点数少于bootstrap-expect时，raft协议不再选举，将维持先前的状态。

3.consul agent参数

-advertise        通知展现地址用来改变我们给集群中的其他节点展现的地址，一般情况下-bind地址就是展现地址
-bootstrap        用来控制一个server是否在bootstrap模式，在一个datacenter中只能有一个server处于bootstrap模式，当一个server处于bootstrap模式时，可以自己选举为raft leader。
-bootstrap-expect 在一个datacenter中期望提供的server节点数目，当该值提供的时候，consul一直等到达到指定sever数目的时候才会引导整个集群，该标记不能和bootstrap公用
-bind             该地址用来在集群内部的通讯，集群内的所有节点到地址都必须是可达的，默认是0.0.0.0
-client           consul绑定在哪个client地址上，这个地址提供HTTP、DNS、RPC等服务，默认是127.0.0.1
-config-file      明确的指定要加载哪个配置文件
-config-dir       配置文件目录，里面所有以.json结尾的文件都会被加载
-data-dir         提供一个目录用来存放agent的状态，所有的agent允许都需要该目录，该目录必须是稳定的，系统重启后都继续存在
-dc               该标记控制agent允许的datacenter的名称，默认是dc1
-encrypt          指定secret key，使consul在通讯时进行加密，key可以通过consul keygen生成，同一个集群中的节点必须使用相同的key
-join             加入一个已经启动的agent的ip地址，可以多次指定多个agent的地址。如果consul不能加入任何指定的地址中，则agent会启动失败，默认agent启动时不会加入任何节点。
-retry-join       和join类似，但是允许你在第一次失败后进行尝试。
-retry-interval   两次join之间的时间间隔，默认是30s
-retry-max        尝试重复join的次数，默认是0，也就是无限次尝试
-log-level        consul agent启动后显示的日志信息级别。默认是info，可选：trace、debug、info、warn、err。
-node             节点在集群中的名称，在一个集群中必须是唯一的，默认是该节点的主机名
-protocol         consul使用的协议版本
-rejoin           使consul忽略先前的离开，在再次启动后仍旧尝试加入集群中。
-server           定义agent运行在server模式，每个集群至少有一个server，建议每个集群的server不要超过5个
-syslog           开启系统日志功能，只在linux/osx上生效
-ui-dir           提供存放web ui资源的路径，该目录必须是可读的
-pid-file         提供一个路径来存放pid文件，可以使用该文件进行SIGINT/SIGHUP(关闭/更新)agent

三、Docker搭建集群版的Consul

docker-compose.yml内容如下，将搭建三个节点作为服务，一个节点提供界面与客户端对接入口

version: '3'

services:

  consul1:
    image: consul
    container_name: consul_node1
    command: agent -server -bootstrap-expect=3 -node=consul_node1 -bind=0.0.0.0 -client=0.0.0.0 -datacenter=dc1
    networks:
      - mynet

  consul2:
    image: consul
    container_name: consul_node2
    command: agent -server -retry-join=consul_node1 -node=consul_node2 -bind=0.0.0.0 -client=0.0.0.0 -datacenter=dc1
    depends_on:
      - consul1
    networks:
      - mynet

  consul3:
    image: consul
    container_name: consul_node3
    command: agent -server -retry-join=consul_node1 -node=consul_node3 -bind=0.0.0.0 -client=0.0.0.0 -datacenter=dc1
    depends_on:
      - consul1
    networks:
      - mynet

  consul4:
    image: consul
    container_name: consul_node4
    command: agent -retry-join=consul_node1 -node=consul_node4 -bind=0.0.0.0 -client=0.0.0.0 -datacenter=dc1 -ui
    ports:
    - 8500:8500
    depends_on:
      - consul2
      - consul3
    networks:
      - mynet

networks:
  mynet:
    driver: bridge

运行

docker-compose up -d

四、springcloud的接入方式

1.依赖引入

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

2.配置

spring:
  application:
    name: springcloud-demo
  cloud:
    consul:
      discovery:
        enabled: true
      host: 127.0.0.1
      port: 8500

五、优缺点

1.优点

• 1.简单易用，不需要集成sdk
• 2.自带健康检查
• 3.支持多数据中心
• 4.提供web管理界面

2.缺点

• 1.不能实时获取服务信息的变化通知