基于etcd+confd通过nginx对docker服务混合注册发现详解

  先简单说下业务逻辑，etcd是一个分部式k/v存储系统，confd是一个对etcd的key或者目录做变化监控的软件，并配有相关语法，可以将变化的k/v处理后形成配置文件，nginx不用多说了，做docker容器的负载均衡流量调度。

  在业务过程中，docker容器健康起来后，会通过接口向etcd注册相关k/v信息，confd检测到etcd的k/v变化后，立即触发程序通过模板形成新的nginx配置文件，先做离线语法测试，如果没问题就覆盖原配置，进而reload，测试不通过就不覆盖原配置，整个过程是安全可控的。在容器注册到nginx的upstream后，nginx会对容器做健康检查发现，如果正常，则分发流量过去。对应的业务流程图如下：

根据业务情况，要解决如下几个问题：

  1、nginx负载均衡的混合注册，使得nginx可以混合负载多个业务；

  2、不同机房如何在同一etcd集群上进行注册，如何规划；

  3、confd更新频率如何周期可控制，k/v每有变化实时触发reload太敏感，况且每个容器要注册多个k/v，在整体注册完之前，是不需要reload的；

  4、confd启动时如何关联多个etcd的地址，保证高可用；

  5、权限问题如何处理，怎么做，如果任何人知道ip和端口就可以注册，那么服务就垮了。

一、nginx负载均衡的混合注册，使得nginx可以混合负载多个业务域名容器

   先分析下nginx做负载均衡时的配置文件，分析后注册时的变化因子主要有3个，1是server_name的域名，2是upstream的名称，3是upstream里的server，这三个元素就决定了不同的注册服务。有了这个思路后，设计confd对应的nginx的模板文件，先简单说下confd，confd可以直接下载二进制包，不存在安装的问题，配置好path后直接使用命令，在使用中默认读取/etc/confd下的conf.d和templates下两个目录的配置，对应github是https://github.com/coreos/etcd ，创建过程如下：

mkdir -p /etc/confd/{conf.d,templates}

   然后在conf.d下创建.toml配置文件，在templates下创建.tmpl模板文件。

   根据nginx的3个元素去分析规划k/v规则，优化后发现注册一个服务要添加两个健值，并用etcdctl命令进行模拟测试，注册第一个服务如下：

etcdctl set /service_sgin/subdomain/service1  "www.service1.com" etcdctl set /service_sgin/upstream/service1/server1 192.168.1.1

其中service1是对应业务名称，"www.service1.com"是域名，192.168.1.1对应是server，先看下注册后的结果：

然后我再继续注册第二个服务，对应命令如下：

etcdctl set /service_sgin/subdomain/service2  "www.service2.com  page.service2.com" etcdctl set  /service_sgin/upstream/service2/server1  192.168.1.2

注册后配置文件截图如下：

 

  要的就是这个效果，另外加了一个默认的server，当过来没有符合业务的域名，直接302到某个业务地址，好了剖开看confd的两个概要配置如下：

/etc/confd/conf.d/nginx.conf.toml

[template] prefix = "/service_sgin"   #此配置对应etcd的默认目录 src = "nginx.conf.tmpl"    #对应templates下的模板文件 dest = '/usr/local/nginx/conf/nginx.conf'   #对应nginx的配置文件 owner = "root" mode = "0666" keys = [   "/upstream",   #监控的键值目录   "/subdomain",  #监控的键值目录 ] check_cmd = "/usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c ``.`src`"   #检测到变化后的测试 reload_cmd = "/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload"       #配置文件没问题后的reload

/etc/confd/templates/nginx.conf.tmpl

user root; worker_processes auto; worker_cpu_affinity auto; pid   logs/nginx.pid; #error_log  logs/error.log; #error_log  logs/error.log  notice; #error_log  logs/error.log  info; #error_log_bind 192.168.1.31; worker_rlimit_nofile 512000; events {     use epoll;     worker_connections  20480; } http {     include       mime.types;     default_type  application/octet-stream;     resolver 127.0.0.1 valid=10m;     sendfile        on;     keepalive_timeout  65s;     proxy_next_upstream error timeout;     proxy_buffering on;     proxy_buffer_size 8k;     proxy_buffers 32 4k; ######################对应upstream的模板部分################ {{range $sub := ls "/subdomain"}}     upstream {{base $sub}} { {{$subdir := printf "/upstream/%s/*" $sub}}{{range getvs $subdir}}         server ``.``; `end`         keepalive_timeout 65s;     } `end` #############################################################     server {         listen 80 backlog=65535 default;         server_name localhost;         location / {                 rewrite ^/(.*)$ http://www.sina.cn redirect;                }             } #####################对应server的模板部分#################### {{range gets "/subdomain/*"}}     server {         listen  80;         server_name  ``.`Value`;         location / {                 proxy_pass              http://{{base .Key}};                 proxy_redirect  off;                 proxy_set_header  Host                   $host;                 proxy_set_header  X-Real-IP             $remote_addr;                 proxy_set_header  X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;           }     } `end` }

二、不同机房如何在同一etcd集群上进行注册，如何规划

  这个其实看起来复杂，实施起来非常简单，为了节省资源，不可能每个机房都对应建etcd集群，这个时候就可以复用etcd集群，比如北显和亦庄机房的注册，可以使用改变默认etcd键值目录来实现：

prefix = "/service_sgin_bx"  prefix  =  "/service_sgin_yz"

三、confd更新频率如何周期可控制，k/v每有变化实时触发reload太敏感，况且每个容器要注册多个k/v，在整体注册完之前，是不需要reload的

  这个同样，看起来复杂，其实confd改一下模式就能实现，不要用watch模式，改而周期性去探测etcd的键值变化，比如说2秒探测一次，对应启动时的命令如下：

./confd -backend="etcd" -node=10.211.103.151:2379 -interval=2

四、confd启动时如何关联多个etcd的地址，保证高可用

  同样，只要修改下confd的启动命令即可，让confd监控更多node，我目前的etcd有3个node，全部监控进去如下：

./confd -backend="etcd" -node=10.211.103.151:2379 -node=10.211.103.152:2379 -node=10.211.103.153:2379 -interval=2

五、权限问题的处理

 对于权限有两种方式，一个是证书，一个是账号，业务本就跑到内网，再加之账号的配合是灵活迅速的，就从账号着手了，对于etcd的权限，主要是通过用户、规则来管理的，将用户和规则对应起来就是用户的权限，默认安装后是不开启权限的，整理后相关的权限操作如下：

用户管理：

etcdctl user add root:123   #加root用户，开启权限必须先加 etcdctl auth enable         #权限管理开启 etcdctl --username root:123 user list       #查看用户 etcdctl --username root:123 user remove test_user       #删除用户

role规则管理：

etcdctl --username root:123 role add test_role           etcdctl --username root:123 role grant --path "/*"  --rw  test_role      #加权限 etcdctl --username root:123 role revoke --path "/*" --write test_role    #减权限 etcdctl --username root:123 role remove test_role        etcdctl --username root:123 role list etcdctl --username root:123 role get test_role

用户规则管理：

etcdctl --username root:123 user add test_user:123 etcdctl --username root:123 user grant --roles test_role   test_user  #加规则 etcdctl --username root:123 user revoke  --roles test_role test_user  #减规则 etcdctl --username root:123 user get test_user  #查看某个用户下的规则

备注：1、guest用户的规则是guest，默认是全部权限；

    2、confd是以访客guest身份监控k/v的，对应的规则就是guest；

后附一：etcd的集群配置，扩容

    假设初始化3台etcd分别是10.211.103.152、10.211.103.153、10.211.103.154，etcd下载下来就可以用，主要是如何配置启动，分别再三台机器上编写如下启动脚本etcdnew.sh，然后依次启动即可：

10.211.103.152服务器：

#/bin/sh #writer:gaolixu /usr/local/etcd/etcd --name etcd152 --data-dir /data1/etcd \ --initial-advertise-peer-urls http://10.211.103.152:2380 \ --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 \ --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 \ --advertise-client-urls http://10.211.103.152:2379 \ --initial-cluster-token etcd-cluster-1 \ --initial-cluster etcd152=http://10.211.103.152:2380,etcd153=http://10.211.103.153:2380,etcd154=http://10.211.103.154:2380 \ --initial-cluster-state new  &

10.211.103.153服务器：

#/bin/sh #writer:gaolixu /usr/local/etcd/etcd --name etcd153 --data-dir /data1/etcd \ --initial-advertise-peer-urls http://10.211.103.153:2380 \ --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 \ --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 \ --advertise-client-urls http://10.211.103.153:2379 \ --initial-cluster-token etcd-cluster-1 \ --initial-cluster etcd152=http://10.211.103.152:2380,etcd153=http://10.211.103.153:2380,etcd154=http://10.211.103.154:2380 \ --initial-cluster-state new   &

10.211.103.154服务器：

#/bin/sh #writer:gaolixu /usr/local/etcd/etcd --name etcd154 --data-dir /data1/etcd \ --initial-advertise-peer-urls http://10.211.103.154:2380 \ --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 \ --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 \ --advertise-client-urls http://10.211.103.154:2379 \ --initial-cluster-token etcd-cluster-1 \ --initial-cluster etcd152=http://10.211.103.152:2380,etcd153=http://10.211.103.153:2380,etcd154=http://10.211.103.154:2380 \ --initial-cluster-state new  &

启动后可以看到集群成员和健康情况如下：

添加、删除etcd集群节点操作：

比如添加10.211.103.151节点

etcdctl member add etcd151 http://10.211.103.151:2380

执行命令后会有提示，然后再151上编写如下脚本etcdadd.sh：

#/bin/sh #writer:gaolixu /usr/local/etcd/etcd --name etcd151 --data-dir /data1/etcd \ --initial-advertise-peer-urls http://10.211.103.151:2380 \ --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 \ --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 \ --advertise-client-urls http://10.211.103.151:2379 \ --initial-cluster-token etcd-cluster-1 \ --initial-cluster etcd153=http://10.211.103.153:2380,etcd154=http://10.211.103.154:2380,etcd151=http://10.211.103.151:2380,etcd152=http://10.211.103.152:2380 \ --initial-cluster-state existing   &

删除节点的话执行如下命令：

etcdctl member remove cf5e47596c46611a #通过etcdctl member list 查看到id

后附2：etcd的api 2和api 3的转换及confd的使用转换

1、etcd通过环境变量的调整来修改

export ETCDCTL_API=2   #api2版本 export ETCDCTL_API=3   #api3版本

2、confd通过监控时的参数修改

下载二进制文件直接使用： https://github.com/bacongobbler/confd/releases

-backend etcdv3  即 etcd api v3 -backend etcd    即 etcd api v2

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