Consul 架構

Consul是一個複雜的系統，它有不少不一樣的可組裝的部分。爲了幫助Consul的用戶和開發者造成一個它如何工做的運轉模型，本文介紹它的系統架構。

注意：本文覆蓋了Consul的內部技術細節。高效的操做和使用Consul並不須要你知道這些細節。這些細節記錄在這裏是爲了方便那些但願學些Consul，可是並無去探尋源碼的人的。因爲每一個節點都必須運行一個agent，

術語

在描述架構以前，這裏提供了一些術語來幫助聲明正在探討的東西：

• Agent——agent是一直運行在Consul集羣中每一個成員上的守護進程。經過運行 consul agent 來啓動。agent能夠運行在client或者server模式。指定節點做爲client或者server是很是簡單的，除非有其餘agent實例。全部的agent都能運行DNS或者HTTP接口，並負責運行時檢查和保持服務同步。
• Client——一個Client是一個轉發全部RPC到server的代理。這個client是相對無狀態的。client惟一執行的後臺活動是加入LAN gossip池。這有一個最低的資源開銷而且僅消耗少許的網絡帶寬。
• Server——一個server是一個有一組擴展功能的代理，這些功能包括參與Raft選舉，維護集羣狀態，響應RPC查詢，與其餘數據中心交互WAN gossip和轉發查詢給leader或者遠程數據中心。
• DataCenter——雖然數據中心的定義是顯而易見的，可是有一些細微的細節必須考慮。例如，在EC2中，多個可用區域被認爲組成一個數據中心？咱們定義數據中心爲一個私有的，低延遲和高帶寬的一個網絡環境。這不包括訪問公共網絡，可是對於咱們而言，同一個EC2中的多個可用區域能夠被認爲是一個數據中心的一部分。
• Consensus——在咱們的文檔中，咱們使用Consensus來代表就leader選舉和事務的順序達成一致。因爲這些事務都被應用到有限狀態機上，Consensus暗示複製狀態機的一致性。
• Gossip——Consul創建在Serf的基礎之上，它提供了一個用於多播目的的完整的gossip協議。Serf提供成員關係，故障檢測和事件廣播。更多的信息在gossip文檔中描述。這足以知道gossip使用基於UDP的隨機的點到點通訊。
• LAN Gossip——它包含全部位於同一個局域網或者數據中心的全部節點。
• WAN Gossip——它只包含Server。這些server主要分佈在不一樣的數據中心而且一般經過因特網或者廣域網通訊。
• RPC——遠程過程調用。這是一個容許client請求server的請求/響應機制。

俯視圖

　　從一萬英尺的高空俯視Consul的架構就像這樣：

　　讓咱們分解這張圖並描述每一個部分。首先，咱們能看到有兩個數據中心，標記爲「1」和「2」。Consul對多數據中心有一流的支持而且但願這是一個常見的狀況。

　　在每一個數據中心，client和server是混合的。通常建議有3-5臺server。這是基於有故障狀況下的可用性和性能之間的權衡結果，由於越多的機器加入達成共識越慢。然而，並不限制client的數量，它們能夠很容易的擴展到數千或者數萬臺。

　　同一個數據中心的全部節點都必須加入gossip協議。這意味着gossip協議包含一個給定數據中心的全部節點。這服務於幾個目的：第一，不須要在client上配置server地址。發現都是自動完成的。第二，檢測節點故障的工做不是放在server上，而是分佈式的。這是的故障檢測相比心跳機制有更高的可擴展性。第三：它用來做爲一個消息層來通知事件，好比leader選舉發生時。

　　每一個數據中心的server都是Raft節點集合的一部分。這意味着它們一塊兒工做並選出一個leader，一個有額外工做的server。leader負責處理全部的查詢和事務。做爲一致性協議的一部分，事務也必須被複制到全部其餘的節點。由於這一要求，當一個非leader得server收到一個RPC請求時，它將請求轉發給集羣leader。

　　server節點也做爲WAN gossip Pool的一部分。這個Pool不一樣於LAN Pool，由於它是爲了優化互聯網更高的延遲，而且它只包含其餘Consul server節點。這個Pool的目的是爲了容許數據中心可以以low-touch的方式發現彼此。這使得一個新的數據中心能夠很容易的加入現存的WAN gossip。由於server都運行在這個pool中，它也支持跨數據中心請求。當一個server收到來自另外一個數據中心的請求時，它隨即轉發給正確數據中想一個server。該server再轉發給本地leader。

　　這使得數據中心之間只有一個很低的耦合，可是因爲故障檢測，鏈接緩存和複用，跨數據中心的請求都是相對快速和可靠的。

深刻了解

　　這裏咱們已經覆蓋了Consul的高層次架構，可是每一個子系統還有不少的細節。一致性協議的詳細文檔是gossip協議。使用的安全模型和協議的文檔也是可用的。

　　其餘的細節，這麼經過查閱代碼，在線詢問或者發送郵件。