Consul实践之Consul结合nginx构建高可用可扩展的Web服务

  • Consul实践之Consul结合nginx构建高可用可扩展的Web服务已关闭评论
  • 1,894 views
  • A+
所属分类：存储应用
收 藏

方案概述

nginx提供的负载均衡服务同样支持高可用、可扩展的Web服务，但缺点是较依赖于人工。例如传统的nginx负载均衡的配置方式是，在nginx某个include的某个配置文件中配置一个upstream，upstream中配置多个服务节点，每一个服务节点就是一个web应用服务。nginx虽然可以做到对服务节点的健康检查，但是当服务节点增加、减少或者发生状态改变（如负载较大、网络故障、其他故障）时，nginx配置文件是固定写死的，不能动态的感知后端服务节点的服务状态信息，因此需要有一种解决方案能够帮助ngnix动态的感知后端服务节点的服务信息。要想实现这种需求，绝不仅Consul一家，但此例中使用Consul来实现，关于Consul其他的使用案例可以继续学习和研究。

配置概述

此方案用到的组件：Consul、Consul-template、nginx、docker engine、docker-enter、git等，如果构建docker环境以及如何编译安装nginx可以参考也可以参考其他网站上的文档或教程。

部署环境：本例子用阿里云的虚拟主机作为测试主机，该测试主机内建有Docker环境，Consul Cluster用docker搭建而成，nginx搭建在测试主机上，consul-template安装在测试主机上，服务应用以容器的形式运行在docker中。注释：consul支持多种部署环境，具体的如何部署可以参考已有的知识库、经验，也可以参考文本自己构思。

下图是整理过的consul应用场景模拟图。用户访问前端的Application也就是UI，前端Application通过App Configuration File从后端Application上获取提供的服务，再返回给用户。后端Application上均安装consul，并以agent的形式运行在服务器上，并将Consul Agent加入到Consul Cluster中。Consul-template与Consul Cluster的Server连接，动态的从Consul的服务信息库汇中拉取后端Application的服务信息，这些服务信息写入到前端Application的配置文件中，在完成一次写入后（即后台服务发生变更时），Consul-template将自动通过命令告知前端应用重新加载，实现前端Application动态发现后端服务以及应用新配置文件的目的。

Consul实践之Consul结合nginx构建高可用可扩展的Web服务

下图是根据上图延伸来的一个实际的方案，利用Consul结合nginx构建高可用可扩展的Web服务。nginx前端作为负载均衡器使用，它代理了三台能提供web服务的服务器，每一台服务器上均安装consul，并以agent的形式运行在服务器上，并将Consul Agent加入到Consul Cluster中。Consul-template与Consul Cluster的Server连接，动态的从Consul的服务信息库汇中拉取nginx代理的三台服务器的IP、端口号等信息，并将IP地址以及端口号写入到nginx的配置文件中，在完成一次写入后（即后台服务发生变更时），Consul-template将自动将nginx重启加载，实现nginx应用新配置文件的目的。

Consul实践之Consul结合nginx构建高可用可扩展的Web服务

操作步骤

本文假设系统中已经安装好nginx和docker engine以及docker-enter以及git等工具。其操作步骤概括如下：

  1. 构建consul Cluster（Consul 集群）
  2. 构建Web应用服务
  3. 每一个服务应用安装和配置Consul Agent
  4. 安装并配置consul-template使consul-template与nginx联动
  5. 验证与测试

具体地操作步骤如下文所示。

构建consul Cluster（Consul 集群）

构建consul Cluster（Consul 集群）可以部署在docker中，也可以部署在多个物理机中，也可以部署在多个虚拟机中，也可以部署在这些混合环境中。此例最初是为了快速学习Consul而用docker搭建的Consul集群，用其他方式部署也大同小异，可以根据docker的部署步骤反推，具体的可以参考下文分割线中间的部分。

关于docker images的选用。可以通过搜索docker hub，输入consul关键词，搜索所有与consul有关的关键词，根据使用人数（pull次数）或星数（Stars）以及点开details（细节）按钮查看Repo info选项卡中关于该image的详细描述以及使用方法，再根据已有的知识库、经验判断使用哪一个image。此方案中使用progrium/consul作为docker images。

progrium/consul的image地址：https://hub.docker.com/r/progrium/consul/

选用理由如下：

  • 已有方案中有使用progrium/consul的案例，可以供参考；
  • 此镜像的星数和pull次数是最多的，pull次数高达9百万次；
  • 在它的Repo info中详细的介绍了该镜像如何使用以及如何部署consul集群；
  • 此外，该image大小合适，仅有五六十MB，虽然基于busybox，但同样适用于有Linux经验的技术人员。

在progrium提供的方案中提供了三种部署方式：1，试用consul；2.单机环境部署；3.生产环境部署。

Consul官方推荐部署方式可以参考：BOOTSTRAPPING A DATACENTER 以及 Deployment Table。

下表中列出了不同集群规模下的群体大小以及容错率，推荐使用3-5台服务器用于部署Consul。为防止在故障发生时造成必不可免的数据损失，单个服务器的部署方案是极不推荐的。

Servers Quorum Size Failure Tolerance
1 1 0
2 2 0
3 2 1
4 3 1
5 3 2
6 4 2
7 4 3

由于环境有限，可用测试的主机的数量低于3，因此只能解决单机环境用docker满足consul的配置要求（尽管此要求并不是强制的，也就是说可以使用一个服务器、两个服务器）。

操作步骤可以参考https://hub.docker.com/r/progrium/consul/网站提供的Testing a Consul cluster on a single host，也可以参考下文。

# Refer: 
https://hub.docker.com/r/progrium/consul/
     
docker pull progrium/consul    
docker run -d --name node1 -h node1 progrium/consul -server -bootstrap-expect 3    
JOIN_IP="$(docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' node1)"    
docker run -d --name node2 -h node2 progrium/consul -server -join $JOIN_IP    
docker run -d --name node3 -h node3 progrium/consul -server -join $JOIN_IP    
docker run -d -p 8400:8400 -p 8500:8500 -p 8600:53/udp --name node4 -h node4 progrium/consul -join $JOIN_IP

经过上述命令，测试主机上的8400、8500以及8600端口就可以使用了，端口作用分别是8400 (RPC), 8500 (HTTP), and 8600 (DNS) ，后面会用到8500。注意，此处的RPC与dubbo定义的RPC有所不同，在Dubbo中RPC用于“远程通讯: 提供对多种基于长连接的NIO框架抽象封装，包括多种线程模型，序列化，以及“请求-响应”模式的信息交换方式。”，而在这里的RPC是是Consul Agent与Consul Server通信用的端口。除了以上端口还有其他一些端口，比如8300、8301、8302，这三个是用于Consul内部通信使用的，单个主机环境中这三个端口用不到，所以不需要将这几个端口暴露给测试主机。

以上命令会在docker环境中创建4个容器（node1、node2、node3和node4），其中node1因为-server参数被显式的设置为server，其他的容器被设置成client，并加入到以node1为server的集群中，他们每个节点都回监听接口，但只有node4将其端口与测试主机连接到了一起，这样可以通过访问测试主机上的端口就能获取到consul中存储的已注册服务的服务信息。

经过上述步骤consul集群就算搭建完成了，可以用浏览器访问http://ipaddress:8500/ui/#/dc1/services访问consul的ui控制台界面（说是控制台，但控制管理的功能比较少，目前仅供查看consul集群信息以及k/v数据库的功能）

=========================分割线======================================

非docker环境如何搭建consul？

根据docker容器中运行的命令以及配置文件能够轻松的发现在非docker环境中运行consul的方法，摘录如下：

# node1

/bin/consul agent -config-dir=/config -server -bootstrap-expect 3

#192.168.0.7是node1的内网IP
# node2

/bin/consul agent -config-dir=/config -server -join 192.168.0.7

# node3

/bin/consul agent -config-dir=/config -server -join 192.168.0.7

# node4

/bin/consul agent -config-dir=/config -join 192.168.0.7
# cat /config/consul.json     
{    
"data_dir": "/data",    
"ui_dir": "/ui",    
"client_addr": "0.0.0.0",    
"ports": {    
  "dns": 53    
},    
"recursor": "8.8.8.8",    
"disable_update_check": true    
}

根据上面的consul的json数据，根目录下还有个ui目录，其内容可以通过如下获得：

# for consul web ui   
wget -c 
https://releases.hashicorp.com/consul/0.6.0/consul_0.6.0_web_ui.zip
     
mkdir consul_web_ui    
unzip -d consul_web_ui consul_0.6.0_web_ui.zip

除了ui以外还有一个/data目录，此目录可以自己建，根据consul命令的提示自己创建。

=========================分割线======================================

构建Web应用服务

构建Web应用服务可以通过多种方式，根据自己的实际情况搭建。比如可以用java语言写一个简单的serverlet也可以nginx做一个Web测试页出来，还可以直接用docker hub上现有的Web程序做测试。

此处可以使用如下的方法快速构建一个Web应用。

#docker commit jdk8-firstvert jdk8-firstvert_with_consul   
#docker images    
docker run -idt --name firstvertnode1 -h firstvertnode1 jdk8-firstvert_with_consul /bin/bash     
docker run -idt --name firstvertnode2 -h firstvertnode2 jdk8-firstvert_with_consul /bin/bash
docker run -idt --name firstvertnode3 -h firstvertnode2 jdk8-firstvert_with_consul /bin/bash

经过上述命令后，就会生成3个新的容器，每个容器运行着一个java serverlet，可以监听某个端口来提供Web服务。

每一个服务应用安装和配置Consul Agent

通过docker-enter命令进入每一个容器下载并配置consul

# for test    
[ -x /bin/consul ] || ( wget -c 
https://releases.hashicorp.com/consul/0.6.0/consul_0.6.0_linux_amd64.zip
 && unzip -d /bin consul_0.6.0_linux_amd64.zip )    
[ -d /config ] || mkdir /config    
[ -d /data ] || mkdir /data    
# JOIN_IP is 192.168.0.7    
nohup /bin/consul agent -config-dir=/config -join 192.168.0.7 -data-dir /data 2>&1 >/tmp/consul.log &    
nohup java -Dfile.encoding=utf-8 -jar FirstVert.x3-1.0-SNAPSHOT-fat.jar 2>&1 >/dev/null &    
# echo '{"service": {"name": "web", "tags": ["FirstVert"], "port": 8081}}' > /config/FirstVert.json

#下面这个命令是可以通过ping检查与百度网站连接的网络状态，可以加也可以不加

echo '{"check": {"name": "ping", "script": "ping -c1 
www.baidu.com
 2>&1 >/dev/null", "interval": "30s"}}' >/config/ping.json

# 下面的service中name为web是自定义的，可以自己取名字，tags后的FirstVert也是自己取的，脚本是用来检测此服务是否正常的，根据语义应该是根据函数返回值判断的

echo '{"service": {"name": "web", "tags": ["FirstVert"], "port": 8081, "check": {"script": "curl localhost:8081 >/dev/null 2>&1", "interval": "10s"}}}' >/config/FirstVert.json

#更新consul数据文件（相当于向consul注册服务）后，需要重新运行consul agent

killall consul   
nohup /bin/consul agent -config-dir=/config -join 192.168.0.7 -data-dir /data 2>&1 >/tmp/consul.log &

如果想简单的测试一下是否好用，可以用以下命令进行测试，

while : ; do curl http://ipaddress:port -w %{http_code} -s -o /dev/null; sleep 1; done

 

安装并配置consul-template使consul-template与nginx联动

# Refer: https://github.com/hashicorp/consul-template
# Refer: https://releases.hashicorp.com/consul-template/0.12.0/
# https://github.com/hashicorp/consul-template/releases

wget -c 
https://releases.hashicorp.com/consul-template/0.12.0/consul-template_0.12.0_linux_amd64.zip
     
unzip -d . consul-template_0.12.0_linux_amd64.zip    
cp consul-template '/bin'    
rm -rf consul*

# ready for test

# 把下面的{{range service "web"}}改成上面修改的service的名称，把server_name改成要监听的主机名或IP地址

# 负载均衡算法由nginx控制，具体的可以查阅nginx相关手册和网上的其他资料
# Refer: nohup /bin/consul agent -config-dir=/config -join 192.168.0.7 -data-dir /data 2>&1 >/tmp/consul.log &
# Refer: https://github.com/DingGuodong/consul-template#examples

vim /root/nginx_web.ctmpl

编辑内容如下

upstream web {    
    ip_hash;    
    # Refer: http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html#upstream    
    # least_conn;    
    # least_time;    
{{range service "web"}}    
    server {{.Address}}:{{.Port}} fail_timeout=0;    
{{end}}    
    keepalive 64;    
}


server {   
    listen 80;    
    server_name ipaddress;

    location / {   
        client_max_body_size    0;    
        proxy_connect_timeout 300s;    
        proxy_send_timeout   900;    
        proxy_read_timeout   900;    
        proxy_buffer_size    32k;    
        proxy_buffers      4 32k;    
        proxy_busy_buffers_size 64k;    
        proxy_redirect     off;    
        proxy_hide_header  Vary;    
        proxy_set_header   Accept-Encoding '';    
        proxy_set_header   Host   $host;    
        proxy_set_header   Referer $http_referer;    
        proxy_set_header   Cookie $http_cookie;    
        proxy_set_header   X-Real-IP  $remote_addr;    
        proxy_set_header   X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;    
        proxy_set_header   Host $host;    
        proxy_set_header   X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;           
        proxy_headers_hash_max_size 51200;    
        proxy_headers_hash_bucket_size 6400;    
        proxy_pass          http://web/;    
    }    
}

# -dry表示仅运行此命令，但不实际执行写入文件的命令，此处是指不根据模版修改文件，不执行nginx -s reload命令

consul-template -consul 127.0.0.1:8500 -template /root/nginx_web.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/http_temp_port_80.conf:"/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" -dry

#通过此命令可以将consul-template 放到后台执行

nohup consul-template -consul 127.0.0.1:8500 -template nginx_web.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/http_temp_port_80.conf:"/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" 2>&1 >/tmp/consul-template.log &

上述命令执行后可以通过ps -ef | grep consul和查看/tmp/consul-template.log日志文件，查看consul-template的运行情况，也可以直接通过测试的手段来检测consul-template的运行情况。

验证与测试

经过以上步骤搭建完成后，可以访问nginx上配置好的server_name，以及consul的ui即http://ipaddress:8500/ui/#/dc1/services来查看效果。

可以尝试分别测试如下内容：

容器停止后，nginx的配置文件的内容，nginx的访问情况；

容器创建并启动consul agent后，nginx的配置文件的内容，nginx的访问情况；

发现容器出现任何非passing的情况，都会导致从nginx配置文件中移除；容器启动并配置正常后，nginx配置文件更新，容器可以被访问。这说明是非常符合预期需求的。

在初读consul的文档和查阅相关资料后，还尚未发现依赖于consul自身就能实现，提供根据服务节点的负载或健康状况而增加、移除服务节点的功能。这个有待于进一步查看和研究。

  • 安卓客户端下载
  • 微信扫一扫
  • weinxin
  • 微信公众号
  • 微信公众号扫一扫
  • weinxin
avatar