Prometheus监控神器-服务发现篇（四）

本章节会对Consul的架构与自动发现、Template配置做全面讲解。

Consul架构
 
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——一致性，使用Consensus来表明就leader选举和事务的顺序达成一致。为了以容错方式达成一致，一般有超过半数一致则可以认为整体一致。Consul使用Raft实现一致性，进行leader选举，在consul中的使用bootstrap时，可以进行自选，其他server加入进来后bootstrap就可以取消。
• 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。Serf是去中心化的服务发现和编制的解决方案，节点失败侦测与发现，具有容错、轻量、高可用的特点。
• 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。这使得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心一个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集群安装环境
此处启动的是单实例多端口，如果你是多实例，请自行更改相关配置

二进制安装Consul 1.7.7
配置为systemd启动, Docker方式部署链接(https://juejin.im/post/5d4289e1e51d45620b21c34a)

# 下载consul
CONSUL_VERSION='1.7.7'
wget https://releases.hashicorp.com/consul/${CONSUL_VERSION}/consul_${CONSUL_VERSION}_linux_amd64.zip

# 解压安装
unzip consul_${CONSUL_VERSION}_linux_amd64.zip
chown root:root consul
mv consul /usr/local/bin/
consul --version

# 启用自动补全
consul -autocomplete-install
complete -C /usr/local/bin/consul consul

# 创建用户和目录
useradd -M -s /sbin/nologin consul
mkdir -p /data/consul/server/{data,config}
chown -R consul.consul /data/consul/

# 配置Systemd

# consul-server1
cat > /lib/systemd/system/consul-server1.service << EOF
[Unit]
Description="consul server1"
Requires=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
User=consul
Group=consul
ExecStart=/usr/local/bin/consul agent -config-dir=/data/consul/server/config
ExecReload=/usr/local/bin/consul reload
KillMode=process
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# consul-server2
cat > /lib/systemd/system/consul-server2.service << EOF
[Unit]
Description="consul server2"
Requires=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
User=consul
Group=consul
ExecStart=/usr/local/bin/consul agent -config-dir=/data/consul/server/config
ExecReload=/usr/local/bin/consul reload
KillMode=process
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# consul-server3
cat > /lib/systemd/system/consul-server3.service << EOF
[Unit]
Description="consul server3"
Requires=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
User=consul
Group=consul
ExecStart=/usr/local/bin/consul agent -config-dir=/data/consul/server/config
ExecReload=/usr/local/bin/consul reload
KillMode=process
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

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文章转自公众号：Kubernetes技术栈