庐山真面目之四微服务架构Consul集群和Nginx版本实现

庐山真面目之四微服务架构Consul集群和Nginx版本实现

一、简介

     在上一篇文章《庐山真面目之三微服务架构Consul版本实现》中，我们已经探讨了如何搭建基于单节点Consul的微服务架构。没错，那个版本也有它自己的问题，每篇文章都会解决一个问题，这样大家就会更能理解每篇文章的技术点。如果我们把所有的东西都放在一篇文章里，太多了，不利于学习和查看。我们看完上一篇文章后，知道了基于单节点Consul服务组件实现的微服务架构是有缺点的，而且这个缺点也是很致命的，如果这个Consul节点死掉，整个系统就会瘫痪掉，系统的高可用性就无从谈起了。有了问题，我们就解决问题，想解决这个问题不难，要想高可用，那就要集群。集群如何被发现、访问呢？我们就使用Nginx服务。

1、说明

    我先说明一下，这个实现的版本只过是测试版本，以后会把相关的技术点都增加上去，我们一步一步的演化而来，如果是大牛，就可以直接跳过，因为这些东西相对于您来说，这个太简单了。特别说明，这里的所有代码都经过测试，所以大家可以放心使用。

2、开发环境

    以下就是开发环境，不用多说，都很简单，一看就知道。

   （1）、开发工具：Visual
Studio 2019

   （2）、开发语言：C#

   （3）、开发平台：Net
Core3.1，跨平台。

   （4）、服务注册：Consul集群，服务注册、发现中心

   （5）、网关服务：Nginx 服务组件。

   （6）、操作系统：Windows
10。

3、我们的目标

    今天我们的目标是，在Windows系统上实现基于Consul服务集群和Nginx负载均衡的微服务架构，当然这个肯定不是最终版本，我们还会继续演化下去。

二、Consul集群服务组件的简介。

      在互联网的环境下，任何服务组件都很难通过单打独头，独立撑起一片天。随着分布式技术的发展和日益成熟，互联网的项目也开始进行分布式部署，或者是微服务架构部署。基于我们上一篇文章所介绍的，基于单点Consul搭建的微服务架构是有很大问题的。这种情况只是测试环境，不是真正的产品环境，如果我们想更接近产品环境，或者说，我们更接近真实环境，我们必须保证每个节点的高可用。

      Consul 用 Golang 实现，因此具有天然可移植性（支持 Linux、windows 和 Mac OS X )，它的安装包仅包含一个可执行文件，方便部署，与 Docker 等轻量级容器可无缝配合。

      Consul 服务在 Cluster（集群）上的每一个节点都运行一个Agent（代理），这个Agent（代理）可以使用 Server （服务器）模式或者 Client（客户端）模式。Client（客户端）负责到 Server（服务器）端的高效通信，相对为无状态的。 Server（服务器）端负责：包括选举领导节点，维护 Cluster（集群）的状态，对所有的查询做出响应，跨数据中心的通信等等。

      Agent（代理）可以运行在 Server（服务器）模式或者 Client（客户端）模式，每个数据中心至少有一个Agent（代理）运行在 server（服务器）模式下。一般建议是3或者5个Server。部署单个Server是非常不好的，因为在失败场景中出现数据丢失是不可避免的。我们今天要建立3个服务器和1个客户端来完成我们今天的架构任务。

      名词解释：

      A、Client ：Consul 服务的 Client 模式，就是客户端模式。是
Consul 节点的一种模式，这种模式下，所有注册到当前节点的服务会被转发到 Server，本身是不持久化这些信息。

      B、Server：Consul 服务的 Server 模式，表明这个
Consul 服务是个 Server ，这种模式下，功能和 Client 都一样，唯一不同的是，它会把所有的信息持久化的本地，这样遇到故障，信息是可以被保留的。

      C、Server-Leader：是 Server 里面的老大，它和其它 Server 不一样的一点是，它需要负责同步注册的信息给其它的 Server ，同时也要负责各个节点的健康监测。

      D、Raft：Server 节点之间的数据一致性保证协议使用的是 raft，而 zookeeper 用的
PAXOS，ETCD采用的也是Raft服务发现协议，Consul 采用 http 和 DNS 协议，ETCD 只支持 http 。

      E、服务注册：Consul 支持两种方式实现服务注册，一种是通过 Consul 的服务注册 Http API，由服务自己调用 API 实现注册，另一种方式是通过
JSON 格式的配置文件实现注册，将需要注册的服务以
JSON 格式的配置文件给出。Consul 官方建议使用第二种方式。

Consul文档：https://www.consul.io/docs

Consul官网：https://www.consul.io

     我们开始在此搭建我们的Consul服务集群，以便改善单节点Consul的情况。

     1、我们开始现在Consul服务组件，存放在没有包含中文的目录里。

         下载地址：https://www.consul.io/downloads

     2、解压文件，并存放在你指定的工作目录。

          工作目录：D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows

          在这个目录下边，只有一个文件，consul.exe

3、开始启动服务实例，3个服务器端，一个客户端。

我们开始之前先安装一下Consul，进入Consul工作目录，执行命令：consul.exe，其实不用安装，可以在环境变量里设置 Consul 文件的地址，就可以全局访问了。

        安装完成后，Agent就可以启动了，我们开始搭建我们Consul集群了。

         （1）、创建Server-Leader，Consul集群中的领导者。

               命令：consul agent –server -ui -bootstrap-expect=3 -data-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData -node=consul-Server1 –client=0.0.0.0 -bind=127.0.0.1 –datacenter=dc1 -config-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData\config

              配置：

                    当前路径：D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData\config

                     JSON配置：

效果：

         （2）、创建Server-
Follower，Consul集群中的第一个追随者

               命令：consul agent
–server -ui -bootstrap-expect=3 -data-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData2
-node=consul-Server2 –client=0.0.0.0 -bind=127.0.0.1 -config-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData2\config
–datacenter=dc1 –join 127.0.0.1:8301

               配置：

                     当前路径：D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData2\config

                     JSON配置：

效果：

成功加入第一个Consul服务所创建的集群

         （3）、创建Server-
Follower，Consul集群中的第二个追随者

               命令：consul
agent –server -ui -bootstrap-expect=3 -data-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData3
-node=consul-Server3 –client=0.0.0.0 -bind=127.0.0.1 -config-dir D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData3\config
–datacenter=dc1 –join 127.0.0.1:8301

               配置：

                     当前路径：D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulData3\config

                     JSON配置：

效果：

（4）、创建Consul-Client ，Consul集群中的客户端。

               命令：consul
agent -ui –client=0.0.0.0 –bind=127.0.0.1 -data-dir=D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulClient
-node=consul-Client -config-dir=D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulClient\config
–datacenter=dc1 -join 127.0.0.1:8301

               配置：

                     当前路径：D:\Programs\MicroServices\ConsulCluster\consul_1.8.4_windows\ConsulClient\config

                     JSON配置：

效果：

consulmembers 查看Consul成员列表。                      3个server,1个client,状态是：alive,说明集群创建成功。       （2）、我们在看看服务器角色的分配是否合适？           执行命令：

         （3）、我们也可以通过浏览器访问以下地址，验证Consul服务是否安装成功。
                                  这些地址要记住，下一步，配置 Nginx 使用的到。


第一主服务器：
http://localhost:8500

              第二从服务器： http://localhost:9500

              第三从服务器： http://localhost:10500

              Consul客户端： http://localhost:11500

              能看到如下截图，也可以说明成功。我只截一个图了，其他都类似。

三、Nginx服务组件简介

      在这里我并不想对Nginx做更多的介绍，网上的资料太多了，我在这里只是简单说明一下，如果大家想去学习有关Nginx的知识，请去网上自行恶补了。还要说明一下，在进行这项工作之前，请确保上一步的工作配置完成，就是Consul集群的配置工作，因为在这一步里我们要配置Nginx，使用的地址信息就是Consul集群地址列表。

      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站点开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日，Nginx 1.0.4发布。

     其特点是占有内存少，并发能力强，事实上Nginx的并发能力在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用Nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。

     1、下载Nginx服务组件。

          网关下载：http://nginx.org/en/download.html

             我下载的版本号是：1.18.0，随着时间推移，你们下的版本可能不一样，但是只要是稳定版本就可以了。

    2、解压到没有包含中文字符的目录里。

            Nginx 根目录：D:\Programs\MicroServices\ConsulNginx

            Nginx.Conf文件目录：D:\Programs\MicroServices\ConsulNginx\conf

     3、开始配置nginx.conf 文件，配置很简单，不多说了。

4、启动Nginx 服务。

         执行命令：start
nginx

         如果修改文件后可以执行：nginx
–s reload

         如果想停止获或退出，可以执行：nginx –s
stop|quit

     5、检查Nginx服务是否启动成功。

         我们可以通过访问以下地址，来验证Nginx配置是否正确。

          http://localhost:8080，打开地址，我们看到了Consul服务界面，说明配置和启动成功。

四、微服务架构Consul集群版本实现

    在这一篇文章里，前两步骤已经完成了Consul服务集群和Nginx的配置、安装和启动的工作。要想进行这一步，当然上面的两个步骤也要成功，否则后面的代码无法测试，这个道理我想大家也很容易明白。这一步主要是涉及项目代码了，基本就没有什么开源项目的配置工作了。废话少说，我们开始吧。



    1、建立项目，并为项目引入 Consul包。

          （1）、PatrickLiu.MicroService.Client（ASPNETCORE
MVC）,客户端项目。

在 Startup.cs 类型的 ConfigureServices 方法增加的语句。

（2）、PatrickLiu.MicroService.Interfaces（NETCORE 类库），定义接口。

（3）、PatrickLiu.MicroService.Models（NETCORE 类库），定义实例类型。

（4）、PatrickLiu.MicroService.Services（NETCORE 类库），定义服务实现。

（5）、PatrickLiu.MicroService.ServiceInstance（ASPNETCORE
WEBAPI）,接口服务。

健康检查调用的类型 HealthController.cs

提供业务功能的服务类型 UsersController.cs

1）、我们要在这个项目里面使用Consul 服务，所以，我们通过Nuget安装。也可以执行命令安装：Install-Package
Consul。

Install-Package Consul

2）、我们在Startup类里面增加以下代码，红色标注：

2、编写注册Consul 的核心代码。

我们增加了一个扩展类，类的名称：ConsulExtension.cs，实现代码如下：

3、编译项目，发布4个服务实例，独立进程承载。

再次提醒大家，在开始启动这4个服务实例之前，必须启动Consul服务中心。

（1）、dotnet
PatrickLiu.MicroService.ServiceInstance.dll --urls="http://*:5726"
--ip="127.0.0.1" --port=5726

健康检查如图：

（2）、dotnet
PatrickLiu.MicroService.ServiceInstance.dll --urls="http://*:5727"
--ip="127.0.0.1" --port=5727

健康检查如图：

（3）、dotnet
PatrickLiu.MicroService.ServiceInstance.dll --urls="http://*:5728"
--ip="127.0.0.1" --port=5728

健康检查如图：

（4）、dotnet
PatrickLiu.MicroService.ServiceInstance.dll --urls="http://*:5729"
--ip="127.0.0.1" --port=5729

健康检查如图：

以上是我们成功启动了4个服务实例，并且在Consul
服务中心注册成功，也可以执行健康检查，功能基本完善了。让我们看看4个服务实例在Consul中心的样子吧，可以访问 nginx 网关地址：http://localhost:8080，可以查看 Consul服务和注册情况。

    4、客户端访问 Consul服务，最终访问我们服务实例。

          客户端我们自己实现的轮训策略，每次刷新，端口号都变，效果如图：

              5726端口的数据：

5727端口的数据：

5728端口的数据：

5729端口的数据：

5、我们的结论。

虽然我们现在增加了Consul集群，保证了服务实例高可用，也保证了Consul服务组件的高可用，这样就完成了吗？当然不是，还有另外一个问题等着我们去解决。另外一个问题就是，难道客户端直接访问为Consul集群创建的Nginx服务，但是这样也不是很好。我们需要控制客户端访问，例如：限流、缓存、断流、熔断等操作，如要完成这样的操作，我们必须引入网关的概念，网关要想高可用，当然也要集群。我们如何管理这些网关实例呢？通过相同做法来实现，增加Nginx服务组件。这样我们通过网关就实现服务治理的繁琐工作。网关的引入，我们也要引入另外一个概念，它就是Ocelot这个组件。

五、
结束语

好了，今天就写到这里了。内容挺多了，整理起来也挺麻烦的，但是每天这样坚持，每天都有进步，生活过的也很充实。通过今天的学习，我们还需要继续改进我们的项目，Consul服务集群解决了consul服务的高可用。针对服务实例，我们还有很多其他工作要做，例如：熔断、降级、限流、缓存等，所以我们需要引入网关，网关要想高可用，当然也要集群，在集群之上再包一层Nginx服务，统一对网关的访问。努力吧，每天进步一点点。