Go-服务注册和发现，负载均衡，配置中心

news2024/11/25 4:22:22

文章目录

  • 什么是服务注册和发现
    • 技术选型
  • Consul 的安装和配置
    • 1. 安装
    • 2. 访问
    • 3. 访问dns
  • Consul 的api接口
  • go操作consul
  • grpc下的健康检查
    • grpc的健康检查规范
    • 动态获取可用端口号
  • 负载均衡策略
    • 1. 什么是负载均衡
    • 2. 负载均衡策略
      • 1. 集中式load balance
      • 2. 进程内load balance
      • 3. 独立进程load balance
  • 常见的负载均衡算法
    • 1. 轮询（Round Robin）法
    • 2. 随机法
    • 3. 源地址哈希法
    • 4. 加权轮询（Weight Round Robin）法
    • 5. 加权随机（Weight Random）法
    • 6. 最小连接数法
  • grpc负载均衡策略
  • 为什么需要分布式配置中心
    • 分布式配置中心选型
    • nacos的基本使用
    • gin集成nacos
    • 如何将nacos中的配置映射成go的struct

什么是服务注册和发现

假如这个产品已经在线上运行，有一天运营想搞一场促销活动，那么我们相对应的【用户服务】可能就要新开启三个微服务实例来支撑这场促销活动。而与此同时，作为苦逼程序员的你就只有手动去 API gateway 中添加新增的这三个微服务实例的 ip 与port ，一个真正在线的微服务系统可能有成百上千微服务，难道也要一个一个去手动添加吗？有没有让系统自动去实现这些操作的方法呢？答案当然是有的。
当我们新添加一个微服务实例的时候，微服务就会将自己的 ip 与 port 发送到注册中心，在注册中心里面记录起来。当 API gateway 需要访问某些微服务的时候，就会去注册中心取到相应的 ip 与 port。从而实现自动化操作。

技术选型

Consul 与其他常见服务发现框架对比

image.png

Consul 的安装和配置

1. 安装

docker run -d -p 8500:8500 -p 8300:8300 -p 8301:8301 -p 8302:8302 -p 8600:8600/ud
docker container update --restart=always 容器名字

2. 访问

浏览器访问 127.0.0.1:8500

3. 访问dns

consul提供dns功能，可以让我们通过， 可以通过dig命令行来测试，consul默认的dns端口是8600， 命令行：
linux下的dig命令安装：
yum install bind-utils

dig @192.168.1.103 -p 8600 consul.service.consul SRV

windows下载dig命令 ：dig.zip

Consul 的api接口

  1. 添加服务
    https://www.consul.io/api-docs/agent/service#register-service
  2. 删除服务
    https://www.consul.io/api-docs/agent/service#deregister-service
  3. 设置健康检查
    https://www.consul.io/api-docs/agent/check
  4. 同一个服务注册多个实例
  5. 获取服务
    https://www.consul.io/api-docs/agent/service#list-services

go操作consul

package main
	import (
		"fmt"
		"github.com/hashicorp/consul/api"
	)
func Register(address string, port int, name string, tags []string, id string) er
	cfg := api.DefaultConfig()
	cfg.Address = "192.168.1.103:8500"
	client, err := api.NewClient(cfg)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	//⽣成对应的检查对象
	check := &api.AgentServiceCheck{
	HTTP: "http://192.168.1.102:8021/health",
	Timeout: "5s",
	Interval: "5s",
	DeregisterCriticalServiceAfter: "10s",
}
	//⽣成注册对象
	registration := new(api.AgentServiceRegistration)
	registration.Name = name
	registration.ID = id
	registration.Port = port
	registration.Tags = tags
	registration.Address = address
	registration.Check = check
	err = client.Agent().ServiceRegister(registration)
	if err != nil {
	panic(err)
	}
		return nil
	}
func AllServices(){
	cfg := api.DefaultConfig()
	cfg.Address = "192.168.1.103:8500"
	client, err := api.NewClient(cfg)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	data, err := client.Agent().Services()
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	for key, _ := range data{
	fmt.Println(key)
	}
}
func FilterSerivice(){
	cfg := api.DefaultConfig()
	cfg.Address = "192.168.1.103:8500"
	client, err := api.NewClient(cfg)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	data, err := client.Agent().ServicesWithFilter(`Service == "user-web"`)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	for key, _ := range data{
		fmt.Println(key)
	}
}
func main(){
	//_ = Register("192.168.1.102", 8021, "user-web", []string{"mxshop", "bobby"}
	//AllServices()
	FilterSerivice()
}

grpc下的健康检查

grpc的健康检查规范

官方文档

grpc健康检查重要点:

1. check = {
“GRPC”: f’{ip}:{port}’,
“GRPCUseTLS”: False,
“Timeout”: “5s”,
“Interval”: “5s”,
“DeregisterCriticalServiceAfter”: “5s”,
}
  1. 一定要确保网络是通的
  2. 一定要确保srv服务监听端口是对外可访问的
  3. GRPC一定要自己填写

动态获取可用端口号

package utils
	import (
		"net"
	)
	func GetFreePort() (int, error) {
		addr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", "localhost:0")
		if err != nil {
		return 0, err
	}
	l, err := net.ListenTCP("tcp", addr)
	if err != nil {
		return 0, err
	}
	defer l.Close()
	return l.Addr().(*net.TCPAddr).Port, nil
}

负载均衡策略

1. 什么是负载均衡

image.png

2. 负载均衡策略

1. 集中式load balance

集中式LB方案，如下图。首先，服务的消费方和提供方不直接耦合，而是在服务消费者和服务提供者之间有一个独立的LB（LB通常是专门的硬件设备如F5，或者基于软件如LVS，HAproxy等实现）。

image.png

LB上有所有服务的地址映射表，通常由运维配置注册，当服务消费方调用某个目标服务时，它向LB发起请求，由LB以某种策略（比如Round-Robin）做负载均衡后将请求转发到目标服务。

服务消费方如何发现LB呢？通常的做法是通过DNS，运维人员为服务配置一个DNS域名，这个域名指向LB。
这种方案基本可以否决，因为它有致命的缺点：所有服务调用流量都经过load balance服务器，所以load balance服务器成了系统的单点，一旦LB发生故障对整个系统的影响是灾难性的。为了解决这个问题，必然需要对这个load balance部件做分布式处理（部署多个实例，冗余，然后解决一致性问题等全家桶解决方案），但这样做会徒增非常多的复杂度。

2. 进程内load balance

进程内load balance。将load balance的功能和算法以sdk的方式实现在客户端进程内。先看架构图：

image.png

可看到引入了第三方：服务注册中心。它做两件事：

  1. 维护服务提供方的节点列表，并检测这些节点的健康度。检测的方式是：每个节点部署成功，都通知服务注册中心；然后一直和注册中心保持心跳。
  2. 允许服务调用方注册感兴趣的事件，把服务提供方的变化情况推送到服务调用方。这种方案下，整个load balance的过程是这样的：
  3. 服务注册中心维护所有节点的情况。
  4. 任何一个节点想要订阅其他服务提供方的节点列表，向服务注册中心注册。
  5. 服务注册中心将服务提供方的列表（以长连接的方式）推送到消费方。
  6. 消费方接收到消息后，在本地维护一份这个列表，并自己做load balance。

可见，服务注册中心充当什么角色？它是唯一一个知道整个集群内部所有的节点情况的中心。所以对它的可用性要求会非常高，这个组件可以用Zookeeper实现。
这种方案的缺点是：每个语言都要研究一套sdk，如果公司内的服务使用的语言五花八门的话，这方案的成本会很高。第二点是：后续如果要对客户库进行升级，势必要求服务调用方修改代码并重新发布，所以该方案的升级推广有不小的阻力。

3. 独立进程load balance

该方案是针对第二种方案的不足而提出的一种折中方案，原理和第二种方案基本类似，不同之处是，他将LB和服务发现功能从进程内移出来，变成主机上的一个独立进程，主机上的一个或者多个服务要访问目标服务时，他们都通过同一主机上的独立LB进程做服务发现和负载均衡。如图

image.png

这个方案解决了上一种方案的问题，不需要为不同语言开发客户库，LB的升级不需要服务调用方改代码。
但新引入的问题是：这个组件本身的可用性谁来维护？还要再写一个watchdog去监控这个组件？另外，多了一个环节，就多了一个出错的可能，线上出问题了，也多了一个需要排查的环节。

常见的负载均衡算法

在分布式系统中，多台服务器同时提供一个服务，并统一到服务配置中心进行管理，消费者通过查询服务配置中心，获取到服务到地址列表，需要选取其中一台来发起RPC远程调用。如何选择，则取决于具体的负载均衡算法，对应于不同的场景，选择的负载均衡算法也不尽相同。负载均衡算法的种类有很多种，常见的负载均衡算法包括轮询法、随机法、源地址哈希法、加权轮询法、加权随机法、最小连接法等，应根据具体的使用场景选取对应的算法。

1. 轮询（Round Robin）法

轮询很容易实现，将请求按顺序轮流分配到后台服务器上，均衡的对待每一台服务器，而不关心服务器实际的连接数和当前的系统负载。

2. 随机法

通过系统随机函数，根据后台服务器列表的大小值来随机选取其中一台进行访问。由概率概率统计理论可以得知，随着调用量的增大，其实际效果越来越接近于平均分配流量到后台的每一台服务器，也就是轮询法的效果。

3. 源地址哈希法

源地址哈希法的思想是根据服务消费者请求客户端的IP地址，通过哈希函数计算得到一个哈希值，将此哈希值和服务器列表的大小进行取模运算，得到的结果便是要访问的服务器地址的序号。采用源地址哈希法进行负载均衡，相同的IP客户端，如果服务器列表不变，将映射到同一个后台服务器进行访问。

4. 加权轮询（Weight Round Robin）法

不同的后台服务器可能机器的配置和当前系统的负载并不相同，因此它们的抗压能力也不一样。跟配置高、负载低的机器分配更高的权重，使其能处理更多的请求，而配置低、负载高的机器，则给其分配较低的权重，降低其系统负载，加权轮询很好的处理了这一问题，并将请求按照顺序且根据权重分配给后端。

5. 加权随机（Weight Random）法

加权随机法跟加权轮询法类似，根据后台服务器不同的配置和负载情况，配置不同的权重。不同的是，它是按照权重来随机选取服务器的，而非顺序。

6. 最小连接数法

前面我们费尽心思来实现服务消费者请求次数分配的均衡，我们知道这样做是没错的，可以为后端的多台服务器平均分配工作量，最大程度地提高服务器的利用率，但是，实际上，请求次数的均衡并不代表负载的均衡。因此我们需要介绍最小连接数法，最小连接数法比较灵活和智能，由于后台服务器的配置不尽相同，对请求的处理有快有慢，它正是根据后端服务器当前的连接情况，动态的选取其中当前积压连接数最少的一台服务器来处理当前请求，尽可能的提高后台服务器利用率，将负载合理的分流到每一台服务器。

grpc负载均衡策略

  1. grpc的负载均衡策略
    文档

  2. go使用grpc负载均衡
    文档

  3. 关于serverconfig
    官方文档

  4. go的grpc测试

package main
	import (
		"OldPackageTest/grpclb_test/proto"
		"context"
		"fmt"
		"log"
		_ "github.com/mbobakov/grpc-consul-resolver" // It's important
		"google.golang.org/grpc"
	)
func main() {
	conn, err := grpc.Dial(
	"consul://192.168.1.103:8500/user-srv?wait=14s&tag=srv",
	grpc.WithInsecure(),
	grpc.WithDefaultServiceConfig(`{"loadBalancingPolicy": "round_robin"}`),
	)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer conn.Close()
	for i := 0; i<10; i++{
		userSrvClient := proto.NewUserClient(conn)
		rsp, err := userSrvClient.GetUserList(context.Background(), &proto.PageIn
		Pn: 1,
		PSize: 2,
	})
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	for index, data := range rsp.Data{
		fmt.Println(index, data)
		}
	}
}

为什么需要分布式配置中心

我们现在有一个项目，使用gin进行开发的，配置文件的话我们知道是一个叫做config.yaml的文件。
我们也知道这个配置文件会在项目启动的时候被加载到内存中进行使用的。
考虑两种情况：
a. 添加配置项
ⅰ. 你现在的用户服务有10个部署实例，那么添加配置项你得去十个地方修改配置文件还得重新启动等。
ⅱ. 即使go的viper能完成修改配置文件自动生效，那么你得考虑其他语言是否也能做到这点，其他的服务是否也一定会使用viper？
b. 修改配置项
大量的服务可能会使用同一个配置，比如我要更好jwt的secrect，这么多实例怎么办？
c. 开发、测试、生产环境如何隔离：
前面虽然已经介绍了viper，但是依然一样的问题，这么多服务如何统一这种考虑因素？

分布式配置中心选型

目前最主流的分布式配置中心主要是有spring cloud config、 apollo和nacos，spring cloud属于java的spring体系，我们就考虑apollo和nacos。apollo与nacos 都为目前比较流行且维护活跃的2个配置中心。
apollo是协程开源，nacos是阿里开源

  1. apollo大而全，功能完善。nacos小而全，可以对比成django和flask的区别
  2. 部署nacos更加简单。
  3. nacos不止支持配置中心还支持服务注册和发现。
  4. 都支持各种语言，不过apollo是第三方支持的，nacos是官方支持各种语言

两者都很活跃，不过看得出来nacos想要构建的生态野心更大，不过收费意图明显。

image.png

nacos的基本使用

文档

  1. 命名空间
    可以隔离配置集，将某些配置集放到某一个命名空间之下。
    命名空间我们一般用来区分 微服务
  2. 组
    抛出一个问题： 你现在确实能够隔离微服务，但是不同的微服务的开发、测试、生产环境如何区别，组可以用来区别区别开发、测试、生产环境
  3. dataid - 配置集
    一个配置集就是一个配置文件， 实际上可以更灵活

gin集成nacos

nacos-sdk-go地址

  1. go操作nacos
package main
	import (
		"fmt"
		"time"
		"github.com/nacos-group/nacos-sdk-go/clients"
		"github.com/nacos-group/nacos-sdk-go/common/constant"
		"github.com/nacos-group/nacos-sdk-go/vo"
	)
func main(){
	sc := []constant.ServerConfig{
	{
	IpAddr: "192.168.1.103",
	Port: 8848,
	},
}
	cc := constant.ClientConfig {
	NamespaceId: "c1872978-d51c-4188-a497-4e0cd20b97d5", // 如果需要⽀持
	TimeoutMs: 5000,
	NotLoadCacheAtStart: true,
	LogDir: "tmp/nacos/log",
	CacheDir: "tmp/nacos/cache",
	RotateTime: "1h",
	MaxAge: 3,
	LogLevel: "debug",
}
configClient, err := clients.CreateConfigClient(map[string]interface{}{
	"serverConfigs": sc,
	"clientConfig": cc,
})
if err != nil {
	panic(err)
}
	content, err := configClient.GetConfig(vo.ConfigParam{
	DataId: "user-web.yaml",
	Group: "dev"})
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(content)
	err = configClient.ListenConfig(vo.ConfigParam{
		DataId: "user-web.yaml",
		Group: "dev",
	OnChange: func(namespace, group, dataId, data string) {
		fmt.Println("配置⽂件变化")
		fmt.Println("group:" + group + ", dataId:" + dataId + ", data:" + dat
		},
	})
	time.Sleep(3000 * time.Second)
}

如何将nacos中的配置映射成go的struct

转换地址： https://www.json2yaml.com/convert-yaml-to-json

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