Spring Cloud 系列之 Consul 注册中心（一）

Netflix Eureka 2.X https://github.com/Netflix/eureka/wiki 官方宣告停止开发，但其实对国内的用户影响甚小，一方面国内大都使用的是 Eureka 1.X 系列，并且官方也在积极维护 1.X https://github.com/Netflix/eureka/releases。

翻译：

虽然 Eureka，Hystrix 等不再继续开发或维护，但是目前来说不影响使用，不管怎么说感谢开源，向 Netflix 公司的开源致敬。

另一方面 Spring Cloud 支持很多服务发现的软件，Eureka 只是其中之一，比如我们今天要讲的主角 Consul。下面是 Spring Cloud 支持的服务发现软件以及特性对比。

常见的注册中心

• Netflix Eureka
• Alibaba Nacos
• HashiCorp Consul
• Apache ZooKeeper
• CoreOS Etcd
• CNCF CoreDNS

Consul 介绍

Consul 是 HashiCorp 公司推出的开源工具，用于实现分布式系统的服务发现与配置。与其它分布式服务注册与发现的方案，Consul 的方案更“一站式”，内置了服务注册与发现框架、分布一致性协议实现、健康检查、Key/Value 存储（配置中心）、多数据中心方案，不再需要依赖其它工具（比如 ZooKeeper 等），使用起来也较为简单。

Consul 使用 Go 语言编写，因此具有天然可移植性（支持Linux、Windows 和 Mac OS）；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 特性

• Raft 算法

• 服务发现

• 健康检查

• Key/Value 存储（配置中心）

• 多数据中心

• 支持 http 和 dns 协议接口

• 官方提供 web 管理界面

Consul 角色

• client：客户端，无状态，将 HTTP 和 DNS 接口请求转发给局域网内的服务端集群。
• server：服务端，保存配置信息，高可用集群，每个数据中心的 server 数量推荐为 3 个或者 5 个。

首先，图中有两个数据中心，分别为 Datacenter1 和 Datacenter2 。Consul 非常好的支持多个数据中心，每个数据中心内，有客户端和服务器端，服务器一般为 3~5 个，这样可以在稳定和性能上达到平衡，因为更多的机器会使数据同步很慢。不过客户端是没有限制的，可以有成千上万个。

数据中心内的所有节点都会加入到 Gossip (流言)协议。这就意味着有一个 Gossip 池，其中包含这个数据中心所有的节点。客户端不需要去配置服务器地址信息，发现服务工作会自动完成。检测故障节点的工作不是放在服务器端，而是分布式的；这使得失败检测相对于本地化的心跳机制而言，更具可拓展性。在选择 leader 这种重要的事情发生的时候，数据中心被用作消息层来做消息广播。

每个数据中心内的服务器都是单个 Raft 中节点集的一部分。这意味着他们一起工作，选择一个单一的领导者——一个具有额外职责的选定的服务器。leader 负责处理所有查询和事物。事物也必须作为同步协议的一部分复制到节点集中的所有节点。由于这个要求，当非 leader 服务器接收到 RPC 请求时，就会将请求其转发给集群 leader。

服务器端节点同时也作为 WAN Gossip 池的一部分，WAN 池和 LAN 池不同的是，它针对网络高延迟做了优化，而且只包含其他Consul 服务器的节点。这个池的目的是允许数据中心以最少的消耗方式发现对方。启动新的数据中心与加入现有的 WAN Gossip 一样简单。因为这些服务器都在这个池中运行，它还支持跨数据中心请求。当服务器收到对不同数据中心的请求时，它会将其转发到正确数据中心中的随机服务器。那个服务器可能会转发给本地的 leader。

这样会使数据中心的耦合非常低。但是由于故障检测，连接缓存和复用，跨数据中心请求相对快速可靠。

总的来说，数据不会在不同的数据中心之间做复制备份。当收到一个请求处于别的数据中心的资源时，本地的 Consul 服务器会发一个 RPC 请求到远端的 Consul 服务器，然后返回结果。如果远端数据中心处于不可用状态，那么这么资源也会不可用，但这不影响本地的数据中心。在一些特殊的情况下，有限的数据集会被跨数据中心复制备份，比如说 Consul 内置的 ACL 复制能力，或者像 consul-replicate 这样的外部工具。

Consul 工作原理

服务发现以及注册

当服务 Producer 启动时，会将自己的 Ip/host 等信息通过发送请求告知 Consul，Consul 接收到 Producer 的注册信息后，每隔 10s（默认）会向 Producer 发送一个健康检查的请求，检验 Producer 是否健康。

服务调用

当 Consumer 请求 Product 时，会先从 Consul 中拿到存储 Product 服务的 IP 和 Port 的临时表(temp table)，从temp table 表中任选一个· Producer 的 IP 和 Port， 然后根据这个 IP 和 Port，发送访问请求；temp table 表只包含通过了健康检查的 Producer 信息，并且每隔 10s（默认）更新。

Consul 安装

Eureka 其实就是个 Servlet 程序，跑在 Servlet 容器中；Consul 则是用 go 语言编写的第三方工具需要单独安装使用。

下载

访问 Consul 官网：https://www.consul.io 下载 Consul 的最新版本。

支持多种环境安装，截图中只显示了部分环境。

安装

为了让大家学习到不同环境的安装，单节点我们在 Windows 安装，集群环境在 Linux 安装。

单节点

压缩包中就只有一个 consul.exe 的执行文件。

cd 到对应的目录下，使用 cmd 启动 Consul

# -dev表示开发模式运行，另外还有 -server 表示服务模式运行
consul agent -dev -client=0.0.0.0

为了方便启动，也可以在 consul.exe 同级目录下创建一个脚本来启动，脚本内容如下：

consul agent -dev -client=0.0.0.0
pause

访问管理后台：http://localhost:8500/ 看到下图意味着我们的 Consul 服务启动成功了。

Consul 入门案例

consul-demo 聚合工程。SpringBoot 2.2.4.RELEASE、Spring Cloud Hoxton.SR1。

创建项目

我们创建聚合项目来讲解 Consul，首先创建一个 pom 父工程。

添加依赖

pom.xml

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <!-- 项目坐标地址 -->
    <groupId>com.example</groupId>
    <!-- 项目模块名称 -->
    <artifactId>consul-demo</artifactId>
    <!-- 项目版本名称 快照版本SNAPSHOT、正式版本RELEASE -->
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!-- 继承 spring-boot-starter-parent 依赖 -->
    <!-- 使用继承方式，实现复用，符合继承的都可以被使用 -->
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.2.4.RELEASE</version>
    </parent>

    <!--
        集中定义依赖组件版本号，但不引入，
        在子工程中用到声明的依赖时，可以不加依赖的版本号，
        这样可以统一管理工程中用到的依赖版本
     -->
    <properties>
        <!-- Spring Cloud Hoxton.SR1 依赖 -->
        <spring-cloud.version>Hoxton.SR1</spring-cloud.version>
    </properties>

    <!-- 项目依赖管理 父项目只是声明依赖，子项目需要写明需要的依赖(可以省略版本信息) -->
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <!-- spring cloud 依赖 -->
            <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>

</project>

服务提供者 service-provider

创建项目

在刚才的父工程下创建一个 service-provider 服务提供者的项目。

添加依赖

pom.xml

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>service-provider</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!-- 继承父依赖 -->
    <parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>consul-demo</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>

    <!-- 项目依赖 -->
    <dependencies>
        <!-- spring cloud consul 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring boot actuator 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring boot web 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- lombok 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <!-- spring boot test 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
    </dependencies>
  
</project>

配置文件

application.yml

server:
  port: 7070 # 端口

spring:
  application:
    name: service-provider # 应用名称
  # 配置 Consul 注册中心
  cloud:
    consul:
      # 注册中心的访问地址
      host: localhost
      port: 8500
      # 服务提供者信息
      discovery:
        register: true                                # 是否需要注册
        instance-id: ${spring.application.name}-01    # 注册实例 id（必须唯一）
        service-name: ${spring.application.name}      # 服务名称
        port: ${server.port}                          # 服务端口
        prefer-ip-address: true                       # 是否使用 ip 地址注册
        ip-address: ${spring.cloud.client.ip-address} # 服务请求 ip

实体类

Product.java

package com.example.pojo;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.io.Serializable;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Product implements Serializable {

    private Integer id;
    private String productName;
    private Integer productNum;
    private Double productPrice;

}

编写服务

ProductService.java

package com.example.service;

import com.example.pojo.Product;

import java.util.List;

/**
 * 商品服务
 */
public interface ProductService {

    /**
     * 查询商品列表
     *
     * @return
     */
    List<Product> selectProductList();

}

ProductServiceImpl.java

package com.example.service.impl;

import com.example.pojo.Product;
import com.example.service.ProductService;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 商品服务
 */
@Service
public class ProductServiceImpl implements ProductService {

    /**
     * 查询商品列表
     *
     * @return
     */
    @Override
    public List<Product> selectProductList() {
        return Arrays.asList(
                new Product(1, "华为手机", 1, 5800D),
                new Product(2, "联想笔记本", 1, 6888D),
                new Product(3, "小米平板", 5, 2020D)
        );
    }

}

控制层

ProductController.java

package com.example.controller;

import com.example.pojo.Product;
import com.example.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    /**
     * 查询商品列表
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("/list")
    public List<Product> selectProductList() {
        return productService.selectProductList();
    }

}

启动类

ServiceProviderApplication.java

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class ServiceProviderApplication {

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

}

访问

访问管理后台：http://localhost:8500/ 看到下图意味着我们的服务注册至注册中心了。

将 service-provider 项目复制一份修改端口为 7071 ，注册实例 id 为 02。

spring:
  application:
    name: service-provider # 应用名称
  # 配置 Consul 注册中心
  cloud:
    consul:
      # 注册中心的访问地址
      host: localhost
      port: 8500
      # 服务提供者信息
      discovery:
        register: true                                # 是否需要注册
        instance-id: ${spring.application.name}-02    # 注册实例 id（必须唯一）
        service-name: ${spring.application.name}      # 服务名称
        port: ${server.port}                          # 服务端口
        prefer-ip-address: true                       # 是否使用 ip 地址注册
        ip-address: ${spring.cloud.client.ip-address} # 服务请求 ip

# 端口
server:
  port: 8602

启动 service-provider02 结果如下：

服务消费者 service-consumer

创建项目

在刚才的父工程下创建一个 service-consumer 服务消费者的项目。

添加依赖

pom.xml

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>service-consumer</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!-- 继承父依赖 -->
    <parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>consul-demo</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>

    <!-- 项目依赖 -->
    <dependencies>
        <!-- spring cloud consul 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring boot actuator 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring boot web 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- lombok 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <!-- spring boot test 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

配置文件

application.yml

server:
  port: 9090 # 端口

spring:
  application:
    name: service-consumer # 应用名称
  # 配置 Consul 注册中心
  cloud:
    consul:
      # 注册中心的访问地址
      host: localhost
      port: 8500
      # 服务提供者信息
      discovery:
        register: false                               # 是否需要注册
        instance-id: ${spring.application.name}-01    # 注册实例 id（必须唯一）
        service-name: ${spring.application.name}      # 服务名称
        port: ${server.port}                          # 服务端口
        prefer-ip-address: true                       # 是否使用 ip 地址注册
        ip-address: ${spring.cloud.client.ip-address} # 服务请求 ip

实体类

Product.java

package com.example.pojo;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.io.Serializable;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Product implements Serializable {

    private Integer id;
    private String productName;
    private Integer productNum;
    private Double productPrice;

}

Order.java

package com.example.pojo;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.io.Serializable;
import java.util.List;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Order implements Serializable {

    private Integer id;
    private String orderNo;
    private String orderAddress;
    private Double totalPrice;
    private List<Product> productList;

}

消费服务

OrderService.java

package com.example.service;

import com.example.pojo.Order;

public interface OrderService {

    /**
     * 根据主键查询订单
     *
     * @param id
     * @return
     */
    Order selectOrderById(Integer id);

}

OrderServiceImpl.java

package com.example.service.impl;

import com.example.pojo.Order;
import com.example.pojo.Product;
import com.example.service.OrderService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.core.ParameterizedTypeReference;
import org.springframework.http.HttpMethod;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.List;

@Service
public class OrderServiceImpl implements OrderService {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    /**
     * 根据主键查询订单
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @Override
    public Order selectOrderById(Integer id) {
        return new Order(id, "order-001", "中国", 22788D,
                selectProductListByLoadBalancerAnnotation());
    }

    private List<Product> selectProductListByLoadBalancerAnnotation() {
        // ResponseEntity: 封装了返回数据
        ResponseEntity<List<Product>> response = restTemplate.exchange(
                "http://service-provider/product/list",
                HttpMethod.GET,
                null,
                new ParameterizedTypeReference<List<Product>>() {
                });
        return response.getBody();
    }

}

控制层

OrderController.java

package com.example.controller;

import com.example.pojo.Order;
import com.example.service.OrderService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    /**
     * 根据主键查询订单
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping("/{id}")
    public Order selectOrderById(@PathVariable("id") Integer id) {
        return orderService.selectOrderById(id);
    }

}

启动类

ServiceConsumerApplication.java

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@SpringBootApplication
public class ServiceConsumerApplication {

    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

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

}

访问

访问：http://localhost:9090/order/1 结果如下：

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