摘要:将容器应用部署到集群时，其服务地址，即 IP 和 端口 , 是由集群系统动态分配的。那么，当我们需要访问这个服务时，如何确定它的地址呢？这时，就需要 服务发现(Service Discovery) 了。本文将以Nginx的部署为例，介绍服务发现的原理与实践。
- 作者:KiwenLau
- 日期:2016-09-04
一. 单机部署Nginx
Nginx 作为网页服务器，功能与Apache一致。使用 Docker , 可以快速部署Nginx。
1. 下载Nginx镜像
sudo docker pull nginx:1.10
2. 运行Nginx容器
sudo docker run -d \
-p 8080:80 \
nginx:1.10
其中， -d 选项表示Nginx容器在后台运行， -p 选项表示主机的 8080 端口映射为容器的 80 端口。
3. 访问Nginx服务
使用浏览器服务Nginx
或者使用curl命令访问Nginx, 其返回结果为html文件。
curl 192.168.59.1:8080
Nginx的服务地址是192.168.59.1:8080，其中， 192.168.59.1 是运行Nginx容器的主机的IP，而 8080 是Nginx提供服务的端口。
可知，将容器应用部署到单个主机上时，服务的IP即为运行容器的主机IP，而服务的端口可以通过 -p 选项手动指定，这时服务地址相当于是静态分配的，因此不存在服务发现的问题。然而，当我们将容器应用部署到多个节点的集群时呢？
二. Mesos/Marathon集群中部署Nginx
首先，可以按照 基于Docker搭建多节点Mesos/Marathon 介绍的方法，快速搭建3个节点的Mesos/Marathon集群。部署Nginx时，可以不使用服务发现，也可以使用 Marathon LB 提供服务发现。通过对比两种方式，可以更好地理解服务发现。
1. 不使用服务发现
Nginx定义(nginx1.json):
{
"id": "nginx1",
"cpus": 0.2,
"mem": 20.0,
"instances": 1,
"healthChecks": [{
"path": "/"
}],
"container": {
"type": "DOCKER",
"docker": {
"image": "nginx:1.10",
"network": "BRIDGE",
"portMappings": [{ "containerPort": 80, "hostPort": 0, "protocol": "tcp" }]
}
}
}
其中， instances 为1，表示仅部署单个Nginx容器; hostPort 为0，表示Nginx容器绑定的主机端口由Marathon随机分配。
部署Nginx:
curl -Ss \
-X POST \
-H "Content-Type: application/json" \
--data "@nginx1.json" \
http://127.0.0.1:8080/v2/apps | python2.7 -mjson.tool
这时，Nginx容器可能运行node2(192.168.59.2)上，也可能运行在node3(192.168.59.3)上，因此Nginx服务的IP是无法事先确定的。而Nginx容器绑定的主机端口由Marathon随机分配，也不确定。
当然，服务端口可以通过 hostPort 指定，但是这样做并不合适，因为有可能会发生端口冲突。当集群中运行了非常多不同的服务时， 静态分配端口是不现实的，也限制了集群的灵活性与扩展性 。
在Slave节点上使用 docker ps 命令可以获取Nginx服务的IP与端口。
node2(192.168.59.2)
sudo docker ps | grep nginx b863d407b880 nginx:1.10 "nginx -g 'daemon off" 15 minutes ago Up 15 minutes 443/tcp, 0.0.0.0:31575->80/tcp mesos-d34d0b5b-c3b1-4020-9bb2-bb8582252bf3-S0.d2de6d05-9751-4fbe-af10-d7e35e9e6c7b
node3(192.168.59.3)
sudo docker ps | grep nginx
可知Nginx服务的IP与端口分别为 192.168.59.2 和 31575 ，即Nginx的服务地址为：http://192.168.59.2:31575
每次重新部署Nginx时，其IP和端口会发生变化，这就意味着每次都要手动去查询服务地址，这很不方便，且无法将部署任务自动化。在容器集群中，通常需要运行非常多不同的应用，这就意味着 服务发现 是容器集群系统的必备功能。
2. 使用 Marathon LB 提供服务发现
Marathon LB 是Marathon的 服务发现 系统。Marathon LB通过使用 Haproxy 实现了代理服务器的功能。
通过使用Marathon LB可以配置服务的固定端口，而服务的IP就是运行Marathon LB的节点IP。Marathon LB会监听Marathon的调度事件，获取容器实际运行的IP与端口，然后更新Haproxy的配置文件。因此，当重新部署Nginx时，我们仍然可以通过固定的IP与端口访问该服务。
Nginx定义(nginx2.json):
{
"id": "nginx2",
"labels": {
"HAPROXY_GROUP": "external"
},
"cpus": 0.2,
"mem": 20.0,
"instances": 1,
"healthChecks": [{
"path": "/"
}],
"container": {
"type": "DOCKER",
"docker": {
"image": "nginx:1.10",
"network": "BRIDGE",
"portMappings": [{ "containerPort": 80, "hostPort": 0, "servicePort": 10000, "protocol": "tcp" }]
}
}
}
其中，nginx2.json只有 HAPROXY_GROUP 与 servicePort 两处修改。 HAPROXY_GROUP 为external，表示Nginx将使用分组为external的 Marathon LB 做服务发现。 servicePort 为10000，表示Nginx将使用 Marathon LB 节点的10000端口提供服务。
部署Nginx:
curl -Ss \
-X POST \
-H "Content-Type: application/json" \
--data "@nginx2.json" \
http://127.0.0.1:8080/v2/apps | python2.7 -mjson.tool
这时，Nginx服务的IP为运行Marathon LB的节点IP，即 192.168.59.1 ，而Nginx服务的端口为 servicePort 指定的端口，即10000。因此，Nginx的服务地址为： http://192.168.59.1:10000 。而Nginx容器的实际地址为 http://192.168.59.2:31270 ，Marathon LB使用Haproxy作为代理服务器转发的服务请求。Marathon LB会监听Marathon的调度事件，获取容器实际运行的IP与端口，然后更新Haproxy的配置文件。下面即为Marathon LB自动生成的Haproxy配置文件:
frontend nginx2_10000
bind *:10000
mode http
use_backend nginx2_10000
backend nginx2_10000
balance roundrobin
mode http
option forwardfor
http-request set-header X-Forwarded-Port %[dst_port]
http-request add-header X-Forwarded-Proto https if { ssl_fc }
option httpchk GET /
timeout check 20s
server 192_168_59_2_31270 192.168.59.2:31270 check inter 60s fall 4
可知Haproxy中，niginx服务的前端(frontend)地址为: *:10000，而后端(backend)地址为: 192.168.59.2:31270。Haproxy负责将服务请求转发到Nginx容器。
当我们重新部署Nginx时，Nginx容器的IP和端口会发生变化，Marathon LB会更新Haproxy的配置文件，因此我们仍然可以通过 http://192.168.59.1:10000 访问服务。
因此，Marathon LB的任务就是发现服务的地址(IP和端口)，然后用户就不用每次手动查询了。 bamboo 与 nixy 实现了同样的功能。
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