SpringBoot微服務注冊分布式Consul的詳細過程

更新時間：2023年04月14日 11:03:37 作者：南宮乘風

這篇文章主要介紹了SpringBoot（微服務）注冊分布式Consul,Spring Boot應用可以通過向Consul注冊自身來實現服務發(fā)現和治理，使得其他服務可以在Consul中發(fā)現并調用它，需要的朋友可以參考下

Consul是什么

Consul是一個基于HTTP的服務發(fā)現工具，用于配置和管理系統和服務之間的依賴關系。它提供了一個簡單的方式來注冊、發(fā)現和配置服務，并包括健康檢查、負載均衡和故障轉移等功能。

Consul是一種分布式系統，用于在大型分布式系統中實現服務發(fā)現和配置共享。它使用Raft協議來實現強一致性，保證了在多個節(jié)點之間進行的數據更新的原子性。

Consul客戶端可以將它們自己的服務信息注冊到Consul服務器。這樣，Consul服務器將自動成為所有服務的服務目錄。此外，Consul還提供了一個健康檢查機制，以確保已注冊的服務仍然可以正常工作。

當一個客戶端想要調用一個服務時，它可以從Consul服務器獲取服務的網絡位置信息。然后，客戶端將使用此信息建立與服務的網絡連接。

Consul通過HTTP API公開其服務發(fā)現和配置共享功能，這使得使用Consul與其他系統相當容易，如Kubernetes等容器編排工具。

總之，Consul的分布式注冊原理是通過服務端和客戶端之間的交互來實現服務發(fā)現和健康檢查?？蛻舳藢⒎招畔⒆缘紺onsul服務器，然后從Consul服務器獲取服務信息并建立網絡連接。Consul使用Raft協議確保強一致性，并提供HTTP API進行訪問。

Consul原理

Consul采用的是集中式的注冊中心架構，其中包含一個服務發(fā)現組件和一個KV存儲組件。

服務發(fā)現組件：Consul中的服務發(fā)現是通過一組Agent和Server實現的。Agent是每個主機上運行的代理，用于與服務交互并報告本地運行狀況。Server是負責在Consul集群中運行Raft算法的節(jié)點，以實現高可用性。

當服務啟動時，它會向本地的Consul Agent發(fā)送一個服務注冊請求，Agent會將服務的元數據信息（服務名、地址、端口等）注冊到Consul的KV存儲中。服務消費者可以通過向Agent發(fā)送服務發(fā)現請求來獲取服務的地址和端口信息，然后向該地址發(fā)送請求以調用服務。

KV存儲組件：Consul中的KV存儲組件用于存儲鍵值對信息，可以用于存儲任何數據。在服務注冊和發(fā)現中，服務元數據信息就是存儲在KV存儲中的。

當服務啟動時，它會將自己的元數據信息存儲到Consul的KV存儲中，同時也會定期發(fā)送心跳請求告訴Consul服務還在運行。當服務終止時，它會發(fā)送一個注銷請求告訴Consul將服務從KV存儲中刪除。

服務消費者可以從Consul的KV存儲中獲取服務的元數據信息，然后使用這些信息來調用服務。同時，服務消費者也可以監(jiān)聽KV存儲中元數據信息的變化，當服務的元數據信息發(fā)生變化時，它會自動更新本地緩存。

總體來說，Consul的服務注冊和發(fā)現過程如下：

服務啟動時，將自己的元數據信息注冊到Consul的KV存儲中，同時向本地的Consul Agent發(fā)送心跳請求告訴Consul服務還在運行。
服務消費者向Consul Agent發(fā)送服務發(fā)現請求，Agent從KV存儲中獲取服務的元數據信息并返回給服務消費者。
服務消費者使用獲取到的服務元數據信息來調用服務。
當服務終止時，它會發(fā)送一個注銷請求告訴Consul將服務從KV存儲中刪除。

啟動 Consul 集群

#啟動第1個Server節(jié)點，集群要求要有3個Server，將容器8500端口映射到主機8900端口，同時開啟管理界面 
docker run -d --name=consul1 -p 8900:8500 -e CONSUL_BIND_INTERFACE=eth0 consul agent --server=true --bootstrap-expect=3 --client=0.0.0.0 -ui 
 
#啟動第2個Server節(jié)點，并加入集群 
docker run -d --name=consul2 -e CONSUL_BIND_INTERFACE=eth0 consul agent --server=true --client=0.0.0.0 --join 172.17.0.2 
 
#啟動第3個Server節(jié)點，并加入集群 
docker run -d --name=consul3 -e CONSUL_BIND_INTERFACE=eth0 consul agent --server=true --client=0.0.0.0 --join 172.17.0.2 
 
#啟動第4個Client節(jié)點，并加入集群 
docker run -d --name=consul4 -e CONSUL_BIND_INTERFACE=eth0 consul agent --server=false --client=0.0.0.0 --join 172.17.0.2

第 1 個啟動容器的 IP 一般是 172.17.0.2，后邊啟動的幾個容器 IP 會排著來：172.17.0.3、172.17.0.4、172.17.0.5。

這些 Consul 節(jié)點在 Docker 的容器內是互通的，他們通過橋接的模式通信。但是如果主機要訪問容器內的網絡，需要做端口映射。

在啟動第一個容器時，將 Consul 的 8500 端口映射到了主機的 8900 端口，這樣就可以方便的通過主機的瀏覽器查看集群信息。

kubernetes集成Consul

Kubernetes中的一個Pod中可以包含多個容器，這些容器可以協同工作，形成一個完整的服務。在這個例子中，一個Pod中包含了三個容器：Consul客戶端容器、Java應用容器和Filebeat容器。

Consul客戶端容器是用來向Kubernetes集群外的Consul服務器注冊服務的。Consul客戶端可以通過API或DNS接口與Consul服務器進行通信，將服務注冊信息發(fā)送給Consul服務器，包括服務的名稱、IP地址、端口號等元數據信息。

Java應用容器是用來運行業(yè)務應用程序的。它會通過Consul客戶端容器中的API或DNS接口查詢服務的信息，包括IP地址和端口號，以便能夠與其它服務通信。

Filebeat容器則是用來收集Java應用程序的日志文件，并將其發(fā)送到指定的日志服務器進行處理和存儲。

下面是大致的架構圖：

                            +---------------------+
                             | Consul Server       |
                             | (集群外的Consul服務器) |
                             +---------------------+
                                        |
                                        | HTTP/DNS API
                                        |
                             +---------------------+
                             | Consul Client       |
                             | (Pod中的容器)       |
                             +---------------------+
                                      /  \
                                     /    \
                                    /      \
                       HTTP/DNS API       |       HTTP API
                         +-------+       |       +--------+
                         | Java  |       |       | File-  |
                         | App   |<------+------>| beat   |
                         |       |               |        |
                         +-------+               +--------+

在這個架構圖中，Java應用容器和Filebeat容器都與Consul客戶端容器通過HTTP/DNS API進行通信。Java應用容器使用Consul客戶端容器提供的服務注冊信息與其它服務進行通信，Filebeat容器則通過HTTP API將收集的日志文件發(fā)送到指定的日志服務器。Consul客戶端容器通過HTTP API將服務注冊信息發(fā)送給Kubernetes集群外的Consul服務器，以便其它服務可以發(fā)現和使用它們。

以下是 Java 應用通過 Consul 客戶端注冊到 Consul 服務端的詳細步驟流程：

Pod 中的 Consul 客戶端啟動，并向 Consul 集群發(fā)現服務請求。
Consul 客戶端會向 Consul 服務端的任一節(jié)點發(fā)出注冊請求，告知它所在的服務名稱、IP 地址、端口號、標簽等信息，以及該服務的健康檢查規(guī)則。
Consul 服務端接收到注冊請求后，會將該服務信息存儲在本地的 KV 存儲中，并將該服務的狀態(tài)標記為“不健康”。
Consul 客戶端會根據所注冊的健康檢查規(guī)則，定期向 Consul 服務端發(fā)送健康檢查請求，并根據響應結果更新本地的服務狀態(tài)。
當該服務的狀態(tài)為“健康”時，Consul 客戶端會將該服務的狀態(tài)信息存儲在本地的緩存中，并向本地的 Java 應用提供服務發(fā)現和負載均衡功能。
Java 應用通過調用 Consul 客戶端提供的 API，獲取所需服務的 IP 地址和端口號，并通過這些信息與目標服務建立連接。
如果需要對該服務進行修改或注銷，Java 應用可以向 Consul 客戶端發(fā)送對應的請求。
Consul 客戶端接收到請求后，會將請求轉發(fā)給 Consul 服務端，并更新本地的緩存。
Consul 服務端接收到請求后，會更新該服務在本地 KV 存儲中的信息，并將該服務的狀態(tài)標記為“不健康”。
Consul 客戶端會根據所注冊的健康檢查規(guī)則，定期向 Consul 服務端發(fā)送健康檢查請求，并根據響應結果更新本地的服務狀態(tài)。

總體架構圖如下：

在該架構中，Consul 客戶端和 Java 應用都運行在 Pod 中，其中 Consul 客戶端負責服務注冊和服務發(fā)現，Java 應用則通過 Consul 客戶端獲取所需服務的信息。同時，Filebeat 用于收集應用的日志數據，并將其發(fā)送至目標日志存儲系統。

SpringBoot注冊Consul

SpringBoot可以通過使用Consul的Java客戶端庫來實現與Consul的集成，該庫提供了豐富的API，包括服務注冊、服務發(fā)現、KV存儲等功能。下面是SpringBoot注冊Consul的大致步驟和原理：

1.引入Consul客戶端庫

在SpringBoot項目的pom.xml中引入Consul客戶端庫的依賴，例如：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.5.4</version>
        <relativePath/>
    </parent>
 
    <groupId>com.springboot.demo</groupId>
    <artifactId>web-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>web-demo</name>
    <description>web-demo</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <spring-cloud.version>Finchley.RELEASE</spring-cloud.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</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-actuator</artifactId>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
 
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>2020.0.3</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
</project>

2、配置Consul連接信息

在SpringBoot項目的application.yml文件中配置Consul的連接信息，例如：

server:
  port: 1000
spring:
  application:
    name: heian
  cloud:
    consul:
      enabled: true
      host: 192.168.102.20  # 注冊中心地址
      port: 8500  # 注冊中心地址的端口
      discovery:
        hostname: 192.168.96.19 # 本地ip
        instance-id: ${spring.application.name}:${spring.cloud.consul.discovery.hostname}:${server.port}
        #health-check-path: ${server.servlet.context-path}/actuator/health # 如果配置了context-path就配置，沒有就不配
        health-check-interval: 15s # 每隔15s做一次健康檢查
        register: true
        register-health-check: true
        service-name: ${spring.application.name}
 
# 放開端口
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*"
  endpoint:
    health:
      show-details: always

3、實現服務注冊

啟動類

@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class WebDemoApplication {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WebDemoApplication.class, args);
    }
}

控制類

package com.springboot.demo.webdemo.controller;
 
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
 
import java.util.HashMap;
 
@RestController
@RequestMapping("/employee")
public class EmployeeController {
 
    @GetMapping
    public HashMap<String, String> index(){
        HashMap<String, String> hashmap = new HashMap<String, String>();
        hashmap.put("姓名", "王二");
        hashmap.put("年齡", "27");
        hashmap.put("工齡", "6");
 
        return hashmap;
    }
}