Consul 架构

Consul是一个复杂的系统，它有很多不同的可组装的部分。为了帮助Consul的用户和开发者形成一个它如何工作的运转模型，本文介绍它的系统架构。

注意：本文覆盖了Consul的内部技术细节。高效的操作和使用Consul并不需要你知道这些细节。这些细节记录在这里是为了方便那些希望学些Consul，但是并没有去探寻源码的人的。由于每个节点都必须运行一个agent，

术语

在描述架构之前，这里提供了一些术语来帮助声明正在探讨的东西：

• Agent——agent是一直运行在Consul集群中每个成员上的守护进程。通过运行 consul agent 来启动。agent可以运行在client或者server模式。指定节点作为client或者server是非常简单的，除非有其他agent实例。所有的agent都能运行DNS或者HTTP接口，并负责运行时检查和保持服务同步。
• 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——在我们的文档中，我们使用Consensus来表明就leader选举和事务的顺序达成一致。由于这些事务都被应用到有限状态机上，Consensus暗示复制状态机的一致性。
• Gossip——Consul建立在Serf的基础之上，它提供了一个用于多播目的的完整的gossip协议。Serf提供成员关系，故障检测和事件广播。更多的信息在gossip文档中描述。这足以知道gossip使用基于UDP的随机的点到点通信。
• 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。

俯视图

　　从一万英尺的高空俯视Consul的架构就像这样：

　　让我们分解这张图并描述每个部分。首先，我们能看到有两个数据中心，标记为“1”和“2”。Consul对多数据中心有一流的支持并且希望这是一个常见的情况。

　　在每个数据中心，client和server是混合的。一般建议有3-5台server。这是基于有故障情况下的可用性和性能之间的权衡结果，因为越多的机器加入达成共识越慢。然而，并不限制client的数量，它们可以很容易的扩展到数千或者数万台。

　　同一个数据中心的所有节点都必须加入gossip协议。这意味着gossip协议包含一个给定数据中心的所有节点。这服务于几个目的：第一，不需要在client上配置server地址。发现都是自动完成的。第二，检测节点故障的工作不是放在server上，而是分布式的。这是的故障检测相比心跳机制有更高的可扩展性。第三：它用来作为一个消息层来通知事件，比如leader选举发生时。

　　每个数据中心的server都是Raft节点集合的一部分。这意味着它们一起工作并选出一个leader，一个有额外工作的server。leader负责处理所有的查询和事务。作为一致性协议的一部分，事务也必须被复制到所有其他的节点。因为这一要求，当一个非leader得server收到一个RPC请求时，它将请求转发给集群leader。

　　server节点也作为WAN gossip Pool的一部分。这个Pool不同于LAN Pool，因为它是为了优化互联网更高的延迟，并且它只包含其他Consul server节点。这个Pool的目的是为了允许数据中心能够以low-touch的方式发现彼此。这使得一个新的数据中心可以很容易的加入现存的WAN gossip。因为server都运行在这个pool中，它也支持跨数据中心请求。当一个server收到来自另一个数据中心的请求时，它随即转发给正确数据中想一个server。该server再转发给本地leader。

　　这使得数据中心之间只有一个很低的耦合，但是由于故障检测，连接缓存和复用，跨数据中心的请求都是相对快速和可靠的。

深入了解

　　这里我们已经覆盖了Consul的高层次架构，但是每个子系统还有很多的细节。一致性协议的详细文档是gossip协议。使用的安全模型和协议的文档也是可用的。

　　其他的细节，这么通过查阅代码，在线询问或者发送邮件。