一、架构图

二、组件介绍

1、Registrator

Registrator：一个由Go语言编写的，针对docker使用的，通过检查本机容器进程在线或者停止运行状态，去注册服务的工具。所以我们要做的实验，所有的工具都是在docker上运行的，就是因为registrator是通过检查docker容器的状态来判断服务状态的，这样就和我们的代码实现完全解耦了，对上层透明化，无感知。它有如下特点

通过docker socket直接监听容器event，根据容器启动/停止等event来注册/注销服务
每个容器的每个exposed端口对应不同的服务
支持可插拔的registry backend，默认支持Consul, etcd and SkyDNS
自身也是docker化的，可以容器方式启动
用户可自定义配置，如服务TTL（time-to-live）、服务名称、服务tag等

2、consul

Consul在这里用来做 docker 实例的注册与配置共享。

特点：

一致性协议采用 Raft 算法，比Paxos算法好用. 使用 GOSSIP 协议管理成员和广播消息, 并且支持 ACL 访问控制.
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.zookeeper 和 etcd 均不提供多数据中心功能的支持.
健康检查. etcd 没有的.
支持 http 和 dns 协议接口. zookeeper 的集成较为复杂, etcd 只支持 http 协议.
还有一个web管理界面。

3、consul-template

一开始构建服务发现，大多采用的是zookeeper/etcd+confd。但是复杂难用。consul-template，大概取代了confd的位置，以后可以这样etcd+confd或者consul+consul-template。

consul template的使用场景：consul template可以查询consul中的服务目录、key、key-values等。这种强大的抽象功能和查询语言模板可以使consul template特别适合动态的创建配置文件。例如：创建apache/nginx proxy balancers、haproxy backends、varnish servers、application configurations。

consul-template提供了一个便捷的方式从consul中获取存储的值，consul-template守护进程会查询consul服务，来更新系统上指定的任何模板，当更新完成后，模板可以选择运行一些任意的命令，比如我们这里用它来更新nginx.conf这个配置文件，然后执行nginx -s reload命令，以更新路由，达到动态调节负载均衡的目的。

4、nginx

Nginx(engine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。Nginx是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的Rambler.ru站点（俄文：Рамблер）开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。

二、数据流

数据流过程如下：

registrator来监控每个web server的状态。当有新的web server启动的时候，registrator会把它注册到consul这个注册中心上。由于consul_template已经订阅了该注册中心consul上的服务消息，此时consul注册中心会将新的web server信息推送给consul_template，consul_template则会去修改nginx.conf的配置文件，然后让nginx重新载入配置以达到自动修改负载均衡的目的。同样当一个web server挂了，registrator也能感知到，进而通知consul做出响应。

三、单机版consul+consul-template+registrator+nginx实现自动服务发现

1、consul部署

consul安装

下载二进制Consul包： https://www.consul.io/downloads.html
# unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
# mv consul /usr/bin

consul部署

nohup consul agent -server -bootstrap -ui -data-dir=/var/lib/consul-data -bind=10.11.97.181 -client=0.0.0.0 -node=server01 &>/var/log/consul.log  &

　　指定角色为server、agent，启动UI界面，数据目录为/var/lib/consul-data，绑定本机IP地址，节点名称为server01；

启动后查看服务是否正常：

[root@localhost src]# cat /var/log/consul.log 
nohup: ignoring input
==> WARNING: Bootstrap mode enabled! Do not enable unless necessary
==> Starting Consul agent...
==> Consul agent running!
           Version: 'v0.9.2'
           Node ID: 'f5491cd9-e4da-993e-1b70-e8d3541a0b56'
         Node name: 'server01'
        Datacenter: 'dc1'
            Server: true (bootstrap: true)
       Client Addr: 0.0.0.0 (HTTP: 8500, HTTPS: -1, DNS: 8600)
      Cluster Addr: 10.11.97.181 (LAN: 8301, WAN: 8302)
    Gossip encrypt: false, RPC-TLS: false, TLS-Incoming: false

==> Log data will now stream in as it occurs:

    2019/07/16 11:02:40 [INFO] raft: Restored from snapshot 4-8192-1563031670925
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] raft: Initial configuration (index=1): [{Suffrage:Voter ID:10.11.97.181:8300 Address:10.11.97.181:8300}]
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] raft: Node at 10.11.97.181:8300 [Follower] entering Follower state (Leader: "")
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] serf: EventMemberJoin: server01.dc1 10.11.97.181
    2019/07/16 11:02:40 [WARN] serf: Failed to re-join any previously known node
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] serf: EventMemberJoin: server01 10.11.97.181
    2019/07/16 11:02:40 [WARN] serf: Failed to re-join any previously known node
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] consul: Adding LAN server server01 (Addr: tcp/10.11.97.181:8300) (DC: dc1)
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] consul: Handled member-join event for server "server01.dc1" in area "wan"
    2019/07/16 11:02:40 [WARN] Service name "composenginxtomcat_nginx" will not be discoverable via DNS due to invalid characters. Valid characters include all alpha-numerics and dashes.
    2019/07/16 11:02:40 [WARN] Service name "composelnmp_nginx" will not be discoverable via DNS due to invalid characters. Valid characters include all alpha-numerics and dashes.
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] agent: Started DNS server 0.0.0.0:8600 (tcp)
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] agent: Started DNS server 0.0.0.0:8600 (udp)
    2019/07/16 11:02:40 [INFO] agent: Started HTTP server on [::]:8500
    2019/07/16 11:02:47 [ERR] agent: failed to sync remote state: No cluster leader
    2019/07/16 11:02:48 [WARN] raft: Heartbeat timeout from "" reached, starting election
    2019/07/16 11:02:48 [INFO] raft: Node at 10.11.97.181:8300 [Candidate] entering Candidate state in term 5
    2019/07/16 11:02:48 [INFO] raft: Election won. Tally: 1
    2019/07/16 11:02:48 [INFO] raft: Node at 10.11.97.181:8300 [Leader] entering Leader state
    2019/07/16 11:02:48 [INFO] consul: cluster leadership acquired
    2019/07/16 11:02:48 [INFO] consul: New leader elected: server01
    2019/07/16 11:02:49 [INFO] agent: Synced node info

查看集群信息：
consul members
consul info |grep leader
consul catalog services

通过HTTP API获取集群信息：
curl 127.0.0.1:8500/v1/status/peers # 集群server成员
curl 127.0.0.1:8500/v1/status/leader # 集群Raft leader
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services # 注册的所有服务
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services/nginx # 服务信息
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nodes # 集群节点详细信息

3、模拟注册一个服务

curl -X PUT -d \
'{"id": "jetty","name": "service_name","address": "10.11.97.181","port": 8080,"tags": ["test"],"checks": [{"http":
"http://10.11.97.181:8080/","interval": "5s"}]}' \
http://10.11.97.181:8500/v1/agent/service/register

4、UI界面查看

可以看到，这个service是失败的。

清理service：

curl http://10.11.97.181:8500/v1/agent/service/deregister/jetty -X PUT

清理无用service。

2、registrator部署

1、安装

docker run -d --name=registrator --net=host -v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock --restart=always gliderlabs/registrator:latest -ip=10.11.97.181 consul://10.11.97.181:8500

2、查看容器

3、consul-template部署

consul-template \
-consul-addr 10.11.97.181:8500 \
-template "./nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/nginx.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
-log-level=info

后台启动方式：

nohup consul-template -consul-addr 10.11.97.181:8500 -template "./nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/default.conf:/usr/sbin/nginx -s reload" -log-level=info &>/var/log/consul-template.log &

日志如下：

[root@localhost src]# cat /var/log/consul-template.log 
nohup: ignoring input
2019/07/16 03:27:23.423211 [INFO] consul-template v0.19.3 (ebf2d3d)
2019/07/16 03:27:23.423237 [INFO] (runner) creating new runner (dry: false, once: false)
2019/07/16 03:27:23.423793 [INFO] (runner) creating watcher
2019/07/16 03:27:23.423910 [INFO] (runner) starting
2019/07/16 03:27:23.423951 [INFO] (runner) initiating run
2019/07/16 03:27:23.426838 [INFO] (runner) initiating run
Reloading configuration...

其中，nginx.ctmpl为nginx模板：

[root@localhost src]# cat nginx_template/nginx.ctmpl 
upstream http_backend {
    {{range service "nginx"}}
    server {{ .Address }}:{{ .Port }};
    {{ end }}
}
server {
    listen 8888;
    server_name localhost;
    location / {
        proxy_pass http://http_backend;
    }
}
[root@localhost src]#

4、Nginx服务启动

启动4个nginx容器作为测试：

并且将nginx的index.html文件进行对应的修改：

查看nginx配置文件

consul-template会根据启动的容器，自动发现nginx服务并加入配置文件中。

5、结果测试

我们直接访问http://10.11.97.181:8888,即可看到效果：

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