springcloud(十三)：Eureka 2.X 停止開發，但註冊中心還有更多選擇：Consul 使用詳解

在上個月我們知道 Eureka 2.X 遇到困難停止開發了，但其實對國內的使用者影響甚小，一方面國內大都使用的是 Eureka 1.X 系列，另一方面 Spring Cloud 支援很多服務發現的軟體，Eureka 只是其中之一，下面是 Spring Cloud 支援的服務發現軟體以及特性對比：

Feature	euerka	Consul	zookeeper	etcd
服務健康檢查	可配支援	服務狀態，記憶體，硬碟等	(弱)長連線，keepalive	連線心跳
多資料中心	—	支援	—	—
kv 儲存服務	—	支援	支援	支援
一致性	—	raft	paxos	raft
cap	ap	ca	cp	cp
使用介面(多語言能力)	http（sidecar）	支援 http 和 dns	客戶端	http/grpc
watch 支援	支援 long polling/大部分增量	全量/支援long polling	支援	支援 long polling
自身監控	metrics	metrics	—	metrics
安全	—	acl /https	acl	https 支援（弱）
spring cloud 整合	已支援	已支援	已支援	已支援

在以上服務發現的軟體中，Euerka 和 Consul 使用最為廣泛。如果大家對註冊中心的概念和 Euerka 不太瞭解的話， 可以參考我前期的文章：springcloud(二)：註冊中心Eureka，本篇文章主要給大家介紹 Spring Cloud Consul 的使用。

Consul 介紹

Consul 是 HashiCorp 公司推出的開源工具，用於實現分散式系統的服務發現與配置。與其它分散式服務註冊與發現的方案，Consul 的方案更“一站式”，內建了服務註冊與發現框 架、分佈一致性協議實現、健康檢查、Key/Value 儲存、多資料中心方案，不再需要依賴其它工具（比如 ZooKeeper 等）。使用起來也較 為簡單。Consul 使用 Go 語言編寫，因此具有天然可移植性(支援Linux、windows和Mac OS X)；安裝包僅包含一個可執行檔案，方便部署，與 Docker 等輕量級容器可無縫配合。

Consul 的優勢：

• 使用 Raft 演算法來保證一致性, 比複雜的 Paxos 演算法更直接. 相比較而言, zookeeper 採用的是 Paxos, 而 etcd 使用的則是 Raft。
• 支援多資料中心，內外網的服務採用不同的埠進行監聽。 多資料中心叢集可以避免單資料中心的單點故障,而其部署則需要考慮網路延遲, 分片等情況等。 zookeeper 和 etcd 均不提供多資料中心功能的支援。
• 支援健康檢查。 etcd 不提供此功能。
• 支援 http 和 dns 協議介面。 zookeeper 的整合較為複雜, etcd 只支援 http 協議。
• 官方提供 web 管理介面, etcd 無此功能。
• 綜合比較, Consul 作為服務註冊和配置管理的新星, 比較值得關注和研究。

特性：

• 服務發現
• 健康檢查
• Key/Value 儲存
• 多資料中心

Consul 角色

• client: 客戶端, 無狀態, 將 HTTP 和 DNS 介面請求轉發給區域網內的服務端叢集。
• server: 服務端, 儲存配置資訊, 高可用叢集, 在區域網內與本地客戶端通訊, 通過廣域網與其它資料中心通訊。 每個資料中心的 server 數量推薦為 3 個或是 5 個。

Consul 客戶端、服務端還支援誇中心的使用，更加提高了它的高可用性。

Consul 工作原理：

• 1、當 Producer 啟動的時候，會向 Consul 傳送一個 post 請求，告訴 Consul 自己的 IP 和 Port
• 2、Consul 接收到 Producer 的註冊後，每隔10s（預設）會向 Producer 傳送一個健康檢查的請求，檢驗Producer是否健康
• 3、當 Consumer 傳送 GET 方式請求 /api/address 到 Producer 時，會先從 Consul 中拿到一個儲存服務 IP 和 Port 的臨時表，從表中拿到 Producer 的 IP 和 Port 後再傳送 GET 方式請求 /api/address
• 4、該臨時表每隔10s會更新，只包含有通過了健康檢查的 Producer

Spring Cloud Consul 專案是針對 Consul 的服務治理實現。Consul 是一個分散式高可用的系統，它包含多個元件，但是作為一個整體，在微服務架構中為我們的基礎設施提供服務發現和服務配置的工具。

Consul VS Eureka

Eureka 是一個服務發現工具。該體系結構主要是客戶端/伺服器，每個資料中心有一組 Eureka 伺服器，通常每個可用區域一個。通常 Eureka 的客戶使用嵌入式 SDK 來註冊和發現服務。對於非本地整合的客戶，官方提供的 Eureka 一些 REST 操作 API，其它語言可以使用這些 API 來實現對 Eureka Server 的操作從而實現一個非 jvm 語言的 Eureka Client。

Eureka 提供了一個弱一致的服務檢視，儘可能的提供服務可用性。當客戶端向伺服器註冊時，該伺服器將嘗試複製到其它伺服器，但不提供保證複製完成。服務註冊的生存時間（TTL）較短，要求客戶端對伺服器心跳檢測。不健康的服務或節點停止心跳，導致它們超時並從登錄檔中刪除。服務發現可以路由到註冊的任何服務，由於心跳檢測機制有時間間隔，可能會導致部分服務不可用。這個簡化的模型允許簡單的群集管理和高可擴充套件性。

Consul 提供了一些列特性，包括更豐富的健康檢查，鍵值對儲存以及多資料中心。Consul 需要每個資料中心都有一套服務，以及每個客戶端的 agent，類似於使用像 Ribbon 這樣的服務。Consul agent 允許大多數應用程式成為 Consul 不知情者，通過配置檔案執行服務註冊並通過 DNS 或負載平衡器 sidecars 發現。

Consul 提供強大的一致性保證，因為伺服器使用 Raft 協議複製狀態 。Consul 支援豐富的健康檢查，包括 TCP，HTTP，Nagios / Sensu 相容指令碼或基於 Eureka 的 TTL。客戶端節點參與基於 Gossip 協議的健康檢查，該檢查分發健康檢查工作，而不像集中式心跳檢測那樣成為可擴充套件性挑戰。發現請求被路由到選舉出來的 leader，這使他們預設情況下強一致性。允許客戶端過時讀取取使任何伺服器處理他們的請求，從而實現像 Eureka 這樣的線性可伸縮性。

Consul 強烈的一致性意味著它可以作為領導選舉和叢集協調的鎖定服務。Eureka 不提供類似的保證，並且通常需要為需要執行協調或具有更強一致性需求的服務執行 ZooKeeper。

Consul 提供了支援面向服務的體系結構所需的一系列功能。這包括服務發現，還包括豐富的執行狀況檢查，鎖定，金鑰/值，多資料中心聯合，事件系統和 ACL。Consul 和 consul-template 和 envconsul 等工具生態系統都試圖儘量減少整合所需的應用程式更改，以避免需要通過 SDK 進行本地整合。Eureka 是一個更大的 Netflix OSS 套件的一部分，該套件預計應用程式相對均勻且緊密整合。因此 Eureka 只解決了一小部分問題，可以和 ZooKeeper 等其它工具可以一起使用。

Consul 強一致性(C)帶來的是：

服務註冊相比 Eureka 會稍慢一些。因為 Consul 的 raft 協議要求必須過半數的節點都寫入成功才認為註冊成功
Leader 掛掉時，重新選舉期間整個 Consul 不可用。保證了強一致性但犧牲了可用性。

Eureka 保證高可用(A)和最終一致性：

服務註冊相對要快，因為不需要等註冊資訊 replicate 到其它節點，也不保證註冊資訊是否 replicate 成功
當資料出現不一致時，雖然 A, B 上的註冊資訊不完全相同，但每個 Eureka 節點依然能夠正常對外提供服務，這會出現查詢服務資訊時如果請求 A 查不到，但請求 B 就能查到。如此保證了可用性但犧牲了一致性。

其它方面，eureka 就是個 servlet 程式，跑在 servlet 容器中; Consul 則是 go 編寫而成。

Consul 安裝

Consul 不同於 Eureka 需要單獨安裝，訪問Consul 官網下載 Consul 的最新版本，我這裡是 consul_1.2.1。

根據不同的系統型別選擇不同的安裝包，從下圖也可以看出 Consul 支援所有主流系統。

我這裡以 Windows 為例，下載下來是一個 consul_1.2.1_windows_amd64.zip 的壓縮包，解壓是是一個 consul.exe 的執行檔案。

cd 到對應的目錄下，使用 cmd 啟動 Consul

cd D:\Common Files\consul
#cmd啟動：
consul agent -dev        # -dev表示開發模式執行，另外還有-server表示服務模式執行

為了方便期間，可以在同級目錄下建立一個 run.bat 指令碼來啟動，指令碼內容如下：

consul agent -dev
pause

啟動結果如下：

啟動成功之後訪問：http://localhost:8500，可以看到 Consul 的管理介面

這樣就意味著我們的 Consul 服務啟動成功了。

Consul 服務端

接下來我們開發 Consul 的服務端，我們建立一個 spring-cloud-consul-producer 專案

新增依賴包

依賴包如下：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

• spring-boot-starter-actuator 健康檢查依賴於此包。
• spring-cloud-starter-consul-discovery Spring Cloud Consul 的支援。

Spring Boot 版本使用的是 2.0.3.RELEASE，Spring Cloud 最新版本是 Finchley.RELEASE 依賴於 Spring Boot 2.x.

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.0.3.RELEASE</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>${spring-cloud.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

完整的 pom.xml 檔案大家可以參考示例原始碼。

配置檔案

配置檔案內容如下

spring.application.name=spring-cloud-consul-producer
server.port=8501
spring.cloud.consul.host=localhost
spring.cloud.consul.port=8500
#註冊到consul的服務名稱
spring.cloud.consul.discovery.serviceName=service-producer

Consul 的地址和埠號預設是 localhost:8500 ，如果不是這個地址可以自行配置。
spring.cloud.consul.discovery.serviceName 是指註冊到 Consul 的服務名稱，後期客戶端會根據這個名稱來進行服務呼叫。

啟動類

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class ConsulProducerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConsulProducerApplication.class, args);
    }
}

新增了 @EnableDiscoveryClient 註解表示支援服務發現。

提供服務

我們在建立一個 Controller，推文提供 hello 的服務。

@RestController
public class HelloController {

    @RequestMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "helle consul";
    }
}

為了模擬註冊均衡負載複製一份上面的專案重新命名為 spring-cloud-consul-producer-2 ,修改對應的埠為 8502，修改 hello 方法的返回值為："helle consul two"，修改完成後依次啟動兩個專案。

這時候我們再次在瀏覽器訪問地址：http://localhost:8500，顯示如下：

我們發現頁面多了 service-producer 服務，點選進去後頁面顯示有兩個服務提供者：

這樣服務提供者就準備好了。

Consul 消費端

我們建立一個 spring-cloud-consul-consumer 專案，pom 檔案和上面示例保持一致。

配置檔案

配置檔案內容如下

spring.application.name=spring-cloud-consul-consumer
server.port=8503
spring.cloud.consul.host=127.0.0.1
spring.cloud.consul.port=8500
#設定不需要註冊到 consul 中
spring.cloud.consul.discovery.register=false

客戶端可以設定註冊到 Consul 中，也可以不註冊到 Consul 註冊中心中，根據我們的業務來選擇，只需要在使用服務時通過 Consul 對外提供的介面獲取服務資訊即可。

啟動類

@SpringBootApplication
public class ConsulConsumerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConsulConsumerApplication.class, args);
    }
}

進行測試

我們先來建立一個 ServiceController ,試試如果去獲取 Consul 中的服務。

@RestController
public class ServiceController {

    @Autowired
    private LoadBalancerClient loadBalancer;
    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

   /**
     * 獲取所有服務
     */
    @RequestMapping("/services")
    public Object services() {
        return discoveryClient.getInstances("service-producer");
    }

    /**
     * 從所有服務中選擇一個服務（輪詢）
     */
    @RequestMapping("/discover")
    public Object discover() {
        return loadBalancer.choose("service-producer").getUri().toString();
    }
}

Controller 中有倆個方法，一個是獲取所有服務名為service-producer的服務資訊並返回到頁面，一個是隨機從服務名為service-producer的服務中獲取一個並返回到頁面。

新增完 ServiceController 之後我們啟動專案，訪問地址：http://localhost:8503/services，返回：

[{"serviceId":"service-producer","host":"windows10.microdone.cn","port":8501,"secure":false,"metadata":{"secure":"false"},"uri":"http://windows10.microdone.cn:8501","scheme":null},{"serviceId":"service-producer","host":"windows10.microdone.cn","port":8502,"secure":false,"metadata":{"secure":"false"},"uri":"http://windows10.microdone.cn:8502","scheme":null}]

發現我們剛才建立的埠為 8501 和 8502 的兩個服務端都存在。

多次訪問地址：http://localhost:8503/discover，頁面會交替返回下面資訊：

http://windows10.microdone.cn:8501
http://windows10.microdone.cn:8502
...

說明 8501 和 8501 的兩個服務會交替出現，從而實現了獲取服務端地址的均衡負載。

大多數情況下我們希望使用均衡負載的形式去獲取服務端提供的服務，因此使用第二種方法來模擬呼叫服務端提供的 hello 方法。

建立 CallHelloController ：

@RestController
public class CallHelloController {

    @Autowired
    private LoadBalancerClient loadBalancer;

    @RequestMapping("/call")
    public String call() {
        ServiceInstance serviceInstance = loadBalancer.choose("service-producer");
        System.out.println("服務地址：" + serviceInstance.getUri());
        System.out.println("服務名稱：" + serviceInstance.getServiceId());

        String callServiceResult = new RestTemplate().getForObject(serviceInstance.getUri().toString() + "/hello", String.class);
        System.out.println(callServiceResult);
        return callServiceResult;
    }

}

使用 RestTemplate 進行遠端呼叫。新增完之後重啟 spring-cloud-consul-consumer 專案。在瀏覽器中訪問地址：http://localhost:8503/call，依次返回結果如下：

helle consul
helle consul two
...

說明我們已經成功的呼叫了 Consul 服務端提供的服務，並且實現了服務端的均衡負載功能。通過今天的實踐我們發現 Consul 提供的服務發現易用、強大。

示例程式碼-github

示例程式碼-碼雲