如何打造真正可动态扩展的服务架构

在互联网应用领域，服务的动态性需求十分常见，这就对服务的自动发现和可动态扩展提出了很高的要求。

Docker 的出现，以及微服务架构的兴起，让众多开源项目开始关注在松耦合的架构前提下，如何基于 Docker 实现一套真正可动态扩展的服务架构。

基本需求

基本的需求包括：

服务启动后要能自动被发现(vs 传统需要手动进行注册);
负载要能动态在可用的服务实例上进行均衡(vs 传统需要静态写入配置);
服务规模要方便进行快速调整(vs 传统需要较长时间的手动调整)。

相关项目

服务发现

服务发现的项目已经有不少，包括之前介绍的 consul，以及 skydns、serf、以及主要关注一致性的强大的 zookeeper 等。

这些项目各有优缺点，功能上大同小异，都是要通过某种机制来获取服务信息，然后通过维护一套(分布式)数据库来存储服务的信息。这也是为什么 etcd 受到大家关注和集成。

在这里，选用 HashiCorp 公司的 consul 作为服务发现的管理端，它的简介可以参考这里。

服务注册

服务注册的手段有很多，当然，从发起方是谁可以分为两大类，主动注册还是被动探测。

主动注册，顾名思义，服务启动后，向指定的服务发现管理端的 API 发送请求，给出自身的相关信息。这样做，对管理端的要求简单了很多，但意味着服务自身要完成注册工作，并且极端情况下，管理端比较难探测出真正存活的服务。

被动探测，则是服务发现管理端通过某种机制来探测存活的服务。这样可以获取真实的服务情况，但如何探测是个很难设计的点，特别当服务类型比较复杂的时候。

以上两种，都对网络连通性要求较高。从短期看，主动注册方式会比较容易实现一些，应用情形更广泛;但长期维护上，被动探测方式应该是更高效的设计。

这里，我们选用 gliderlabs 的 registrator，它可以通过跟本地的 docker 引擎通信，来获取本地启动的容器信息，并且注册到指定的服务发现管理端。

配置更新

服务被调整后，负载均衡器要想动态重新分配负载，就需要通过配置来获取更新。这样的方案也有不少，基本上都是要安装一些本地 agent 来监听服务发现管理端的信息，生成新的配置，并执行更新命令。

HashiCorp 公司的consul-template，可以通过监听 consul 的注册信息，来完成本地应用的配置更新。

负载均衡

负载均衡对性能要求很高，其实并不是软件所擅长的领域，但软件方案胜在成本低、维护方便。包括 lvs、haproxy 都是很优秀的设计方案。

这里，我们选用 nginx。nginx 不仅是个强大的 web 代理服务器，同时在负载均衡方面表现也不俗。更关键的，新版本的 nginx 对在线升级支持做到了极致。实时配置更新更是不在话下，可以保证服务的连续性。

实验过程

准备工作

首先，从这里下载模板文件。

主要内容如下：

#backend web application, scale this with docker-compose scale web=3
web:
image: yeasy/simple-web:latest
environment:
SERVICE_80_NAME: http
SERVICE_NAME: web
SERVICE_TAGS: backend
ports:
- "80"
#load balancer will automatically update the config using consul-template
lb:
image: yeasy/nginx-consul-template:latest
hostname: lb
links:
- consulserver:consul
ports:
- "80:80"
consulserver:
image: gliderlabs/consul-server:latest
hostname: consulserver
ports:
- "8300"
- "8400"
- "8500:8500"
- "53"
command: -data-dir /tmp/consul -bootstrap -client 0.0.0.0
# listen on local docker sock to register the container with public ports to the consul service
registrator:
image: gliderlabs/registrator:master
hostname: registrator
links:
- consulserver:consul
volumes:
- "/var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock"
command: -internal consul://consul:8500

如果没有安装 docker 和 docker-compose，需要先进行安装，以 ubuntu 系统为例。

$ curl -sSL https://get.docker.com/ | sh
$ sudo pip install docker-compose

执行

docker-compose 模板所在目录，执行

$ sudo docker-compose up

相关镜像即可自动被下载，下载完毕后，容器就启动起来了。

访问 http://localhost 可以看到一个 web 页面，提示实际访问的目标地址。

多次刷新，可以看到目标地址没有变化，这是因为，目前我们只有一个 web 后端服务器。

2015-08-18 03:37:58: 6 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.148>

调整后端为 3 个服务器。

$ sudo docker-compose scale web=3

然后，再次访问 http://localhost，多次刷新，可以看到访问的实际目标地址发生了变化，新启动的 web 服务器被自动注册，并且 nginx 自动对它们进行了负载均衡。

2015-08-18 03:37:58: 6 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.148>
2015-08-18 03:38:17: 5 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.152>
2015-08-18 03:38:20: 5 requests from <LOCAL: 172.17.1.150> to WebServer <172.17.1.153>

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