介紹

容器給尋找大規(guī)模設(shè)計(jì)與部署應(yīng)用的需求提供了一個(gè)優(yōu)雅的解決方案。在Docker提供實(shí)際的容器技術(shù)的同時(shí)，許多其他的項(xiàng)目也在協(xié)助開發(fā)在部署環(huán)境中所需要的引導(dǎo)和溝通的工具。

多種Docker環(huán)境依賴的核心技術(shù)之一是服務(wù)發(fā)現(xiàn)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)可以讓一個(gè)應(yīng)用或者組件發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行環(huán)境以及其它應(yīng)用或組件的信息。它通常是采用的是分布式key-value的存儲方式，而且它還用來作為一般查詢配置細(xì)節(jié)信息的地方。用戶配置一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具就可以將實(shí)際容器跟運(yùn)行配置分離開，這樣用戶就可以在多個(gè)環(huán)境中復(fù)用同一個(gè)鏡像。

在這篇向?qū)е校覀儗⒂懻撛谝粋€(gè)Docker集群環(huán)境中服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具帶來的好處。主要關(guān)注在常規(guī)概念，在需要的地方會用詳細(xì)的例子來描述。

服務(wù)發(fā)現(xiàn)與全局可讀配置存儲

服務(wù)發(fā)現(xiàn)的基本思想是任何一個(gè)應(yīng)用的實(shí)例能夠以編程的方式獲取當(dāng)前環(huán)境的細(xì)節(jié)。這是為了讓新的實(shí)例可以嵌入到現(xiàn)有的應(yīng)用環(huán)境而不需要人工干預(yù)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具通常是用全局可訪問的存儲信息注冊表來實(shí)現(xiàn)，它存儲了當(dāng)前正在運(yùn)行的實(shí)例或者服務(wù)的信息。大多數(shù)情況下，為了使這個(gè)配置具有容錯(cuò)與擴(kuò)展能力，這個(gè)工具分布式地存儲在基礎(chǔ)設(shè)施中的多個(gè)宿主機(jī)上。

雖然服務(wù)發(fā)現(xiàn)平臺的初衷是提供連接信息來連接不同組件的，但是它們更普遍地是用來存儲任何類型的配置信息。許多部署工具通過寫入它們的配置信息給發(fā)現(xiàn)工具來實(shí)現(xiàn)這個(gè)特性。如果容器配置了這些，它們就可以去查詢這些預(yù)配置信息，并根據(jù)這些信息來調(diào)整自身行為。

服務(wù)發(fā)現(xiàn)是怎么工作呢?

每一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具都會提供一套API，使得組件可以用其來設(shè)置或搜索數(shù)據(jù)。正是如此，對于每一個(gè)組件，服務(wù)發(fā)現(xiàn)的地址要么硬編碼到程序或容器內(nèi)部，要么在運(yùn)行時(shí)以參數(shù)形式提供。通常來說，發(fā)現(xiàn)服務(wù)用鍵值對形式實(shí)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)http協(xié)議交互。

服務(wù)發(fā)現(xiàn)門戶的工作方式是：當(dāng)每一個(gè)服務(wù)啟動上線之后，他們通過發(fā)現(xiàn)工具來注冊自身信息。它記錄了一個(gè)相關(guān)組件若想使用某服務(wù)時(shí)的全部必要信息。例如，一個(gè)MySQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)會在這注冊它運(yùn)行的ip和端口，如有必要，登錄時(shí)的用戶名和密碼也會留下。

當(dāng)一個(gè)服務(wù)的消費(fèi)者上線時(shí)，它能夠在預(yù)設(shè)的終端查詢該服務(wù)的相關(guān)信息。然后它就可以基于查到的信息與其需要的組件進(jìn)行交互。負(fù)載均衡就是一個(gè)很好的例子，它可以通過查詢服務(wù)發(fā)現(xiàn)門戶得到各個(gè)后端節(jié)點(diǎn)承受的流量數(shù)，然后根據(jù)這個(gè)信息來調(diào)整配置。

這可將配置信息從容器內(nèi)拿出。一個(gè)好處是可以讓組件容器更加靈活，并不受限于特定的配置信息。另一個(gè)好處是使得組件與一個(gè)新的相關(guān)服務(wù)實(shí)例交互時(shí)變得簡單，可以動態(tài)進(jìn)行調(diào)整配置。

配置存儲是如何關(guān)聯(lián)起來的?

全局分布式服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的一個(gè)主要優(yōu)勢是它可以存儲任何類型的組件運(yùn)行時(shí)所需的配置信息。這就意味著可以從容器內(nèi)將更多的配置信息抽取出去，并放入更大的運(yùn)行環(huán)境。

通常來說，為了讓這個(gè)過程更有效率，應(yīng)用在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該賦上合理的默認(rèn)值，并且在運(yùn)行時(shí)可以通過查詢配置存儲來覆蓋這些值。這使得運(yùn)用配置存儲跟在執(zhí)行命令行標(biāo)記時(shí)的工作方式類似。區(qū)別在于，通過一個(gè)全局配置存儲，可以不做額外工作就能夠?qū)λ薪M件的實(shí)例進(jìn)行同樣的配置操作。

配置存儲如何幫助集群的管理?

在Docker部署中，分布式鍵值對存儲其中最初可能不太明顯的一個(gè)功能是對集群成員的存儲和管理。配置存儲是為了追蹤宿主機(jī)成員變更和管理工具的***環(huán)境。

一些可能會存在分布式鍵值對存儲中的個(gè)人宿主機(jī)信息是：

• 宿主機(jī)IP
• 宿主機(jī)自身的鏈接信息
• 跟調(diào)度信息有關(guān)的標(biāo)簽或元數(shù)據(jù)信息
• 集群中的角色(如果是采用了主從模式的集群)

在正常情況下，使用一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)平臺時(shí)，這些細(xì)節(jié)可能不是你需要考慮的。但是他們?yōu)楣芾砉ぞ咛峁┝艘粋€(gè)可以查詢或修改集群自身信息的地方。

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故障檢測怎么實(shí)現(xiàn)?

故障檢測的實(shí)現(xiàn)方式也有很多種。需要考慮的是如果一個(gè)組件出現(xiàn)故障，服務(wù)發(fā)現(xiàn)能否更新狀態(tài)指出該組件不再提供服務(wù)。這種信息是至關(guān)重要的，關(guān)系到將應(yīng)用或服務(wù)故障可能性降到***。

許多服務(wù)發(fā)現(xiàn)平臺允許賦值時(shí)帶一個(gè)可配置的超時(shí)時(shí)間。組件可以設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，并能定期去請求服務(wù)發(fā)現(xiàn)來重置超時(shí)時(shí)間。如果該組件出現(xiàn)故障，超時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值，那么這個(gè)組件的連接信息就會從服務(wù)發(fā)現(xiàn)的存儲中被去掉。超時(shí)時(shí)間長度在很大程度上是它與應(yīng)用需要多快去應(yīng)對一個(gè)組件的故障的函數(shù)。

這也可以通過將一個(gè)基本的“助手”容器與每一個(gè)組件相連來實(shí)現(xiàn),而它們唯一的責(zé)任是定期的健康檢查組件以及更新注冊表如果組件關(guān)閉。這種類型的架構(gòu)值得擔(dān)憂是,如果輔助容器出現(xiàn)故障,將導(dǎo)致不正確的信息在存儲中。一些系統(tǒng)解決這個(gè)問題的方法是在服務(wù)發(fā)現(xiàn)的工具中定義健康檢查。這樣,發(fā)現(xiàn)平臺本身可以定期檢查已注冊組件是否仍然可用。

當(dāng)細(xì)節(jié)變化時(shí)，配置服務(wù)會如何?

對于基本的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型來說，一個(gè)關(guān)鍵的改進(jìn)就是動態(tài)重新配置。普通服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具允許用戶通過檢查在啟動時(shí)的信息來影響組件的初始配置，而動態(tài)重新配置涉及配置組件來反映配置存儲中的新信息。例如，當(dāng)你在運(yùn)行一個(gè)負(fù)載均衡，后端服務(wù)器上的健康檢查可能會提示集群中的某一個(gè)成員出現(xiàn)故障了。運(yùn)行中的成員機(jī)器需要知道這個(gè)信息，并調(diào)整配置信息和重新加載它的負(fù)載。

這個(gè)有多種方式實(shí)現(xiàn)。由于負(fù)載均衡的例子是這個(gè)功能的主要應(yīng)用場景之一，許多現(xiàn)有的項(xiàng)目專注在當(dāng)配置變動時(shí)重新配置負(fù)載均衡。常見的是HAProxy配置調(diào)整，這要?dú)w結(jié)于在負(fù)載均衡領(lǐng)域內(nèi)它的普遍性。

某些項(xiàng)目更加靈活，它們可在任何類型的軟件中被用來觸發(fā)變更。這些工具周期性的去請求服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具，并且當(dāng)變更被發(fā)現(xiàn)，利用模板系統(tǒng)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具中的值來生成新配置文件。當(dāng)配置文件生成結(jié)束，相應(yīng)的服務(wù)將被重新加載。

這種類型的動態(tài)配置在構(gòu)建過程中需要更多的規(guī)劃和配置，因?yàn)檫@些所有的策略都需要存在于組件容器之中。這使得組件容器負(fù)責(zé)調(diào)整自身的配置。找出需要存在服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具中的必要參數(shù)值并設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便使用，這是該系統(tǒng)的另一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，但是它可以帶來可觀的效益和靈活性。

安全方面如何?

許多人初次接觸全局配置存儲時(shí)擔(dān)心的一個(gè)問題是訪問的安全性。將連接信息存儲在全局可訪問的存儲中真的合適么?

這個(gè)問題的答案很大程度上依賴于你準(zhǔn)備在存儲中存放的內(nèi)容以及保護(hù)你的數(shù)據(jù)需要多少層的安全等級。幾乎所有的服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具可以采用SSL/TLS 加密鏈接。對于一些服務(wù)，隱私性可能不是最重要的，而且發(fā)現(xiàn)服務(wù)放在內(nèi)網(wǎng)中也可能讓人滿意。但是，大多數(shù)的應(yīng)用會從它額外的安全性上獲益。

有許多不同的方法來解決這個(gè)問題，同時(shí)各種項(xiàng)目也都提供他們自己的解決方案。一個(gè)項(xiàng)目的解決方案是繼續(xù)允許開放發(fā)現(xiàn)服務(wù)平臺本身，但是對于寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，使用者必須用相應(yīng)的密鑰來解碼從服務(wù)發(fā)現(xiàn)中獲取的信息才能使用。其他組件不可以獲取到未加密的數(shù)據(jù)。

還有不同的方法，一些服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具實(shí)現(xiàn)了訪問控制列表，將不同的鍵值切分到不同的分組中。他們可以根據(jù)訪問需要來制定不同的秘鑰來訪問相應(yīng)的分組。這種簡單的方式既保證了能夠給特定組件提供信息又保證了對其他組件的不可訪問性。每個(gè)組件都可以被配置為只允許訪問它所需要的連接信息。

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有哪些常見的服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具?

既然我們已經(jīng)討論了一些服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具和全局分布式鍵值存儲的一般特點(diǎn)和功能，下面我們來介紹幾個(gè)與這些概念有關(guān)的項(xiàng)目。

一些常見的服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具：

etcd：這是CoreOS的創(chuàng)建者提供的工具，面向容器和宿主機(jī)提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)和全局配置存儲功能。它在每個(gè)宿主機(jī)上有基于http協(xié)議的API和命令行的客戶端。

consul：這個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)平臺有很多高級的特性，使得它脫穎而出，例如：配置健康檢查、ACL功能、HAProxy配置等等。

zookeeper：這個(gè)工具較上面兩個(gè)都比較老，提供一個(gè)更加成熟的平臺和一些新特性。

一些基本服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具的擴(kuò)展項(xiàng)目：

crypt：Crypt允許組件通過采用公鑰加密的方式來保護(hù)它們的信息。需要讀取數(shù)據(jù)的組件會被分配密鑰，而其他組件則不能讀取數(shù)據(jù)。

confd：Confd項(xiàng)目旨在基于服務(wù)發(fā)現(xiàn)的變化，而動態(tài)重新配置任意應(yīng)用程序。該系統(tǒng)包含了一個(gè)工具來監(jiān)測節(jié)點(diǎn)中的變化、一個(gè)模板系統(tǒng)來根據(jù)獲取到的值來生成配置文件，并能夠重新加載受影響的應(yīng)用。

vulcand：Vulcand為成組的組件作為負(fù)載均衡使用。它使用etcd作為后端，并基于監(jiān)測變更來調(diào)整它的配置。

marathon：雖然marathon主要是調(diào)度器(后續(xù)介紹)，它也實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本的重加載HAProxy的功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變更時(shí)它來協(xié)調(diào)可用的服務(wù)。

frontrunner：這個(gè)項(xiàng)目嵌入在marathon中對HAProxy的更新提供一個(gè)更穩(wěn)定的解決方案。

synapse：這個(gè)項(xiàng)目引入了嵌入式的HAProxy組件，它能夠路由流量給各個(gè)組件。

nerve：它被用來與synapse結(jié)合一起來為各個(gè)組件提供健康檢查，如果組件不可用，nerve將更新synapse將該組件移除出去。

總結(jié)

服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具和全局配置存儲使得Docker容器可以適應(yīng)它們當(dāng)前所處環(huán)境并嵌入現(xiàn)有的組件。這是一個(gè)重要的先決條件為的是提供方便、容易擴(kuò)展和部署的功能，通過允許組件跟蹤和應(yīng)對他們所在環(huán)境變化。

在下一個(gè)指南中，我們將探討Docker容器和宿主機(jī)之間用自定義的網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行通信。