1、Consul是什么

Consul官网：https://www.consul.io/

Consul是HashiCorp公司推出的开源产品，用于实现分布式系统的服务发现、服务配置、服务隔离，这些功能中的每一个都可以根据需要单独使用，也可以同时使用所有功能。
与其它分布式服务注册与发现的方案相比，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、多数据中心方案，不再需要依赖其它工具（比如ZooKeeper等）。Consul本身使用go语言开发，具有跨平台、运行高效等特点，也非常方便和 Docker 配合使用。

2、功能特性

服务发现： Consul 提供了通过 DNS 或者 HTTP 接口的方式来注册服务和发现服务。一些外部的服务通过 Consul 很容易的找到它所依赖的服务
健康检查：Consul客户端会定期发送一些健康检查数据和服务端进行通讯，判断客户端的状态、内存使用情况是否正常，用来监控整个集群的状态，防止服务转发到故障的服务上面。
Key/Value存储：Consul提供简单易用的HTTP接口实现键值存储。可用于实现动态配置、功能标记、服务协调、Leader选举等等功能
安全服务通讯：Consul可以为服务生成和分发TLS证书以建立相互的TLS连接可以使用intentions定义允许哪些服务进行通信。可以使用intentions轻松管理服务隔离，而不是使用复杂的网络拓扑和静态防火墙规则。
多数据中心：Consul支持开箱即用的多数据中心，这意味着用户不需要担心需要建立额外的抽象层让业务扩展到多个区域。

3、基础架构

官网介绍：Consul Architecture

3.1、架构图

3.2、图解

首先Consul支持多数据中心，在上图中有两个DataCenter，他们通过Internet互联，同时请注意为了提高通信效率，只有Server节点才加入跨数据中心的通信。

在单个数据中心中，Consul分为Client和Server两种节点（所有的节点也被称为Agent），Server节点保存数据，Client负责健康检查及转发数据请求到Server；Server节点有一个Leader和多个Follower，Leader节点会将数据同步到Follower，Server的数量推荐是3个或者5个，在Leader挂掉的时候会启动选举机制产生一个新的Leader。

集群内的Consul节点通过gossip协议（流言协议）维护成员关系，也就是说某个节点了解集群内现在还有哪些节点，这些节点是Client还是Server。单个数据中心的流言协议同时使用TCP和UDP通信，并且都使用8301端口。跨数据中心的流言协议也同时使用TCP和UDP通信，端口使用8302。

集群内数据的读写请求既可以直接发到Server，也可以通过Client使用RPC转发到Server，请求最终会到达Leader节点，在允许数据轻微陈旧的情况下，读请求也可以在普通的Server节点完成，集群内数据的读写和复制都是通过TCP的8300端口完成。

Consul 集群间使用了 Gossip 协议通信和 raft 一致性算法

3.3、相关名词解释

Gossip —— Gossip protocol 也叫 Epidemic Protocol （流行病协议），实际上它还有很多别名，比如：“流言算法”、“疫情传播算法”等。这个协议的作用就像其名字表示的意思一样，非常容易理解，它的方式其实在我们日常生活中也很常见，比如电脑病毒的传播，森林大火，细胞扩散等等。
Client —— 一个 Client 是一个转发所有 RPC 到 server 的代理。这个 client 是相对无状态的。client 唯一执行的后台活动是加入 LAN gossip 池。这有一个最低的资源开销并且仅消耗少量的网络带宽。
Server —— 一个 server 是一个有一组扩展功能的代理，这些功能包括参与 Raft 选举，维护集群状态，响应 RPC 查询，与其他数据中心交互 WAN gossip 和转发查询给 leader 或者远程数据中心。
DataCenter —— 虽然数据中心的定义是显而易见的，但是有一些细微的细节必须考虑。例如，在 EC2 中，多个可用区域被认为组成一个数据中心。我们定义数据中心为一个私有的，低延迟和高带宽的一个网络环境。这不包括访问公共网络，但是对于我们而言，同一个 EC2 中的多个可用区域可以被认为是一个数据中心的一部分。
Consensus —— 一致性，使用 Consensus 来表明就 leader 选举和事务的顺序达成一致。为了以容错方式达成一致，一般有超过半数一致则可以认为整体一致。Consul 使用 Raft 实现一致性，进行 leader 选举，在 consul 中的使用 bootstrap 时，可以进行自选，其他 server 加入进来后 bootstrap 就可以取消。
LAN Gossip —— 它包含所有位于同一个局域网或者数据中心的所有节点。
WAN Gossip —— 它只包含 Server。这些 server 主要分布在不同的数据中心并且通常通过因特网或者广域网通信。
RPC——远程过程调用。这是一个允许 client 请求 server 的请求/响应机制。

4、服务注册发现原理

1、当Producer启动的时候，会向Consul发送一个post请求，告诉Consul自己的IP和Port

2、Consul接收到Producer的注册后，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

3、当Consumer发送GET方式请求/api/address到Producer时，会先从Consul中拿到一个存储服务IP和Port的临时表，从表中拿到Producer的IP和Port后再发送GET方式请求/api/address

4、该临时表每隔10s会更新，只包含有通过了健康检查的Producer