前言

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。通过在网络各处放置反向代理节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。本文将用Docker+Etcd+Confd+Nginx架构实现反向代理。

一. 架构设计

本文中我们主要来介绍 Docker+Etcd+Confd+Nginx方案，此方案更加高效、快捷，并且维护代价和容错率更低，分布式支持力度更强，如下图所示：

上面示意图的大概流程如下：
1、docker01主机上以二进制包的方式部署consul服务并后台运行，其身份为leader；
2、docker02、docker03以容器的方式运行consul服务，并加入到docker01的consul群集中；
3、在主机docker02、docker03上后台运行registrator容器，使其自动发现docker容器提供的服务；
4、在docker01上部署Nginx，提供反向代理服务，docker02、docker03主机上基于Nginx镜像，各运行两个web容器，提供不同的网页文件，以便测试效果；
5、在docker01上安装consul-template命令，将收集到的信息（registrator收集到容器的信息）写入template模板中，并且最终写入Nginx的配置文件中。
6、至此，实现客户端通过访问Nginx反向代理服务器（docker01），获得docker02、docker03服务器上运行的Nginx容器提供的网页文件。
注：registrator是一个自动发现docker container提供的服务，并且在后端服务注册中心（数据中心）注册服务。主要用来收集容器运行服务的信息，并且发送给consul。数据中心除了consul外，还有etcd、zookeeper等。

二. 架构优势

Docker+Consul+Nginx虽然看起来是三个组件的运用，但却证明是一个有机的整体。它们互相联系、互相作用，完全满足我们对高可用、高效服务架构方案的需求，是Docker生态圈中最理想的组合之一，具有以下优势：

1.发现与注册组件consul使用 Raft 算法来保证一致性，比复杂的Paxos 算法更直接。相比较而言，zookeeper 采用的是 Paxos，而 etcd 使用的则是 Raft；
2.多数据中心，多数据中心集群可以避免单数据中心的单点故障，zookeeper 和 etcd 均不提供多数据中心功能的支持；
3.、实时发现及无感知服务刷新，具备资源弹性，伸缩自如；
4.健康检查，负载能动态在可用的服务实例上进行均衡，etcd 不提供此功能；
5.足够多台Docker容器(前提架构资源足以保证性能支撑)；
6.http 和dns 协议接口，zookeeper 的集成较为复杂，etcd 只支持 http 协议；
7.规模方便进行快速调整，官方提供web管理界面，etcd 无此功能；
8.nsul template 搭配consul使用，支持多种接入层，如Nginx、Haproxy。

三. 实验环境

三台主机关闭防火墙，禁用selinux，更改主机名如上所述。

四.  部署consul服务

（1）docker01去官网https://www.consul.io/downloads.html下载consul服务

[root@docker01 ~]# unzip consul_1.5.1_linux_amd64.zip 
//现在是本地导入压缩包，需要解压              
[root@docker01 ~]# mv consul /usr/local/bin/
//移动服务到bin目录
[root@docker01 ~]# chmod +x /usr/local/bin/consul
//给予一个可执行权限

（2）启动consul

[root@docker01 ~]# consul agent -server -bootstrap -ui -data-dir=/var/lib/consul-data -bind=192.168.1.11 -client=0.0.0.0 -node=master

PS: //-bootstrap: 加入这个选项时，一般都在server单节点的时候用，自选举为leader。

参数解释：
-server：添加一个服务
-bootstrap：一般在server单节点的时候使用，自选举为leader。
-data-dir：key/volume指定数据存放的目录
-ui：开启内部的web界面
-bind：指定开启服务的ip
-client：指定访问的客户端
-node：在集群内部通信使用的名称，默认是主机名。

现在这个ip是外部使用

PS:开启的端口
8300     集群节点
8301     集群内部的访问
8302     跨数据中心的通信
8500     web ui界面
8600     使用dns协议查看节点信息的端口

可参考下图查看端口的意思：

这时，这条启动consul的命令会占用终端，可以使用nohup命令让它保持后台运行。

[root@docker01 ~]# nohup consul agent -server -bootstrap -ui -data-dir=/var/lib/consule-data -bind=192.168.1.11  -client=0.0.0.0 -node=master &

（3）查看consul端口的信息**

[root@docker01 ~]# consul info

五. docker01下载部署consul-template

在 https://github.com/hashicorp/consul-template 上，下载consul-template

[root@docker01 ~]# unzip consul-template_0.19.5_linux_amd64.zip
//解压安装好的consul-template包
[root@docker01 ~]# mv consul-template /usr/local/bin/
//移动到命令目录
[root@docker01 ~]# chmod +x /usr/local/bin/consul-template 
//给予一个可执行权限

六和七步骤简要说明

在docker01和docker02上操作

先来说一下在docker服务器上操作的大概思路：

分别在两台docker服务器上都创建registrator容器，注意到consul服务中心；
在docker01上运行两台nginx容器（端口随机生成），在docker02上运行两台nginx容器（端口随机生成）；
修改这4台nginx容器中的index.html页面内容为（xgp-web01、xgp-web02、xgp-web03、xgp-web04）
访问consul web界面验证
访问nginx服务器地址 http://192.168.1.11:8000 进行验证；

六. docker02，docker03，加入consul集群

这里我们采用容器的方式去运行consul服务。

（1）下载consu所需的l镜像

[root@docker02 ~]# docker pull consul

（2）基于consul镜像开启一台容器

[root@docker02 ~]# docker run -d --name consul -p 8301:8301 -p 8301:8301/udp -p 8500:8500 -p 8600:8600 -p 8600:8600/udp --restart always progrium/consul -join 192.168.1.11 -advertise 192.168.1.13 -client 0.0.0.0 -node=node01

参数解释：

-d：守护进程

--name：容器名称

--restart：容器随着docker服务一直运行

-advertise:声明本机地址

-join:声明服务端地址

-node:consul集群中的名称

（3）docker查看consul集群成员的信息

[root@docker01 ~]# consul members

（4）两台docker开启容器后，docker01查看

（5）浏览器访问http://192.168.1.11:8500

七. docker02、docker03 上部署registrator服务

registrator是一个能自动发现docker container提供的服务,并在后端服务注册中心注册服务或取消服务的工具，后端注册中心支持conusl、etcd、 skydns2、zookeeper等。

（1）下载registrator镜像

[root@docker02 ~]# docker pull registrator
//下载registrator镜像

（2）基于registrator镜像，开启一台容器

[root@docker02 ~]# docker run -d  --name registrator -v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock  --restart always gliderlabs/registrator consul://192.168.1.13:8500

参数说明：

--network：把运行的docker容器设定为host网络模式；
-v /var/run/docker.sock：把宿主机的Docker守护进程(Docker daemon)默认监听的Unix域套接字挂载到容器中；
--ip : 刚才把network指定了host模式，所以我们指定下IP为宿主机的IP；
consul:j最后这个选项是配置consul服务器的IP和端口。

（3）开启一台nginx容器

[root@docker02 ~]# docker run -d —P --name nginx nginx:latest 

（4）浏览器查看一下http://192.168.1.11:8500/ui/dc1/nodes

八.docker01部署一个nginx服务

配置nginx，大概配置的思路为：

在/usr/local/nginx/conf中创建目录consul，目录名自定义；
在consul目录中创建nginx.ctmpl模板；
在nginx.conf配置中添加include项并指向consul目录 ；
重启nginx服务；

（1）安装开启nginx服务

安装nginx依赖包

[root@docker01 ~]#  yum -y install pcre pcre-devel openssl openssl-devel zlib zlib-devel

编译安装nginx

[root@docker01 ~]# cd nginx-1.14.0/
[root@docker01 nginx-1.14.0]# ./configure --user=nginx --group=nginx  --with-http_stub_status_module --with-http_realip_module --with-pcre --with-http_ssl_module && make && make install

创建所需用户和链接命令目录

[root@docker01 nginx-1.14.0]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx
[root@docker01 nginx-1.14.0]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/* /usr/local/bin/

检查nginx是否有问题，并开启nginx

[root@docker01 nginx-1.14.0]# nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@docker01 nginx-1.14.0]# nginx

PS:这里nginx作为反向代理，代理后端docker02、 docker03 上nginx的容器服务,所以我们先去docker02、docker03. 上部署一些服务， 为了方便等会看到负载的效果，所以，我们运行完成容器之后，做一个主界面内容的区分。

（2）安装完成之后，本机测试访问

[root@docker01 nginx-1.14.0]# curl 127.0.0.1

（3）部署环境

<1>下载nginx镜像（docker02，docker03都要）

[root@docker02 ~]# docker pull nginx
//下载nginx镜像

<2>docker01操作

基于nginx镜像运行上述所说的容器并设置测试页面

web01
[root@docker02 ~]# docker run  -itd --name web01 -P nginx:latest
[root@docker02 ~]# docker exec -it web01 /bin/bash
root@44b59d07202f:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@44b59d07202f:/usr/share/nginx/html# echo web01 > index.html

web02
[root@docker02 ~]# docker run  -itd --name web02 -P nginx:latest
[root@docker02 ~]# docker exec -it web02 /bin/bash
root@44b59d07202f:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@44b59d07202f:/usr/share/nginx/html# echo web02 > index.html

<3>docker02操作

基于nginx镜像运行上述所说的容器并设置测试页面

web03
[root@docker03 ~]#  docker run  -itd --name web03 -P nginx:latest
[root@docker03 ~]#  docker exec -it web03 /bin/bash
root@fd8e8b2df136:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@fd8e8b2df136:/usr/share/nginx/html#  echo web03 > index.html
root@fd8e8b2df136:/usr/share/nginx/html# exit

web04
[root@docker03 ~]#  docker run  -itd --name web04 -P nginx:latest
[root@docker03 ~]#  docker exec -it web04 /bin/bash
root@fd8e8b2df136:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@fd8e8b2df136:/usr/share/nginx/html#  echo web04 > index.html
root@fd8e8b2df136:/usr/share/nginx/html# exit

（4）docker01更改nginx配置文件

[root@docker01 ~]# cd /usr/local/nginx/
//进入nginx配置文件目录
[root@docker01 nginx]# mkdir consul
//创建consul目录
[root@docker01 nginx]# cd consul/
//进入consul目录

<1>创建nginx.ctmpl模板

[root@docker01 consul]# vim nginx.ctmpl
upstream http_backend {
        {{range service "nginx"}}
        server {{ .Address }}:{{ .Port }};
        {{ end }}
}

server {
        listen 8000;
        server_name localhost;
        location / {
                proxy_pass http://http_backend;
        }
}

nginx.ctmpl模板中的内容就是两段意思，熟悉nginx的朋友一看也能明白：第1 定义nginx upstream一个简单模板，第2 定义一个server，监听8000端口，反向代理到upstream。

<2>修改nginx配置文件，通过 include 参数包含刚刚创建的文件

[root@docker01 consul]# cd /usr/local/nginx/conf/
[root@docker01 conf]# vim nginx.conf
  include /usr/local/nginx/consul/*.conf;  #文件最后添加（要在大括号里面）

<3> 生成一个vhost.conf配置文件，并重启nginx（会占用终端)

使用consul-template命令，根据模板生产新的配置文件，并重新加载nginx的配置文件。

[root@docker01 conf]# consul-template -consul-addr 192.168.1.11:8500 -template "/usr/local/nginx/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/consul/vhost.conf:/usr/local/bin/nginx -s reload"

参数说明：

--consul-addr：指定consul服务的ip和端口；
./nginx.ctmpl：这是用nginx.ctmpl这个模板来启动进程，这是写的相对路径，也可以写绝对路径；
vhost.conf：nginx.ctmpl模板生成后的文件名，这也可以写绝对路径，如果不写绝对路径，这个文件就在当前目录生成（/usr/local/nginx/consul/）

这时，这条命令会占用终端，可以使用nohup命令让它保持后台运行,并重启nginx服务。

[root@docker01 conf]# nohup consul-template -consul-addr 192.168.1.11:8500 -template   "/usr/local/nginx/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/consul/vhost.conf:/usr/local/sbin/nginx -s reload"  &

查看一下文件是否生成，里面是否有内容

[root@docker01 ~]# cd /usr/local/nginx/consul/
[root@docker01 consul]# ls
nginx.ctmpl  vhost.conf

[root@docker01 consul]# cat vhost.conf 

此时，应该能够看到，新生产的vhost.conf配置文件已经生效，访问本机8000端口可以得到不同容器提供的服务。

<4>测试访问

[root@docker01 consul]# curl 127.0.0.1:8000
web01

此时可以看到负载均衡的效果！

<5>如果访问不成功

查看端口8000是否开启

[root@docker01 consul]# ss -lnt

检查nginx配置文件

[root@docker01 consul]# nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

检查自己编写的nginx配置文件

[root@docker01 consul]# cd /usr/local/nginx/consul/
[root@docker01 consul]# cat nginx.ctmpl 
upstream http_backend {
    {{range service "nginx"}}
    server {{ .Address }}:{{ .Port }};
    {{ end }}
}

server {
    listen 8000;
    server_name localhost;
    location / {
        proxy_pass http://http_backend;
    }
}

如果nginx配置文件没问题，重启nginx

[root@docker01 consul]# nginx -s reload

<6>测试自动发现

docker02 创建测试容器

[root@docker02 ~]# docker run  -itd --name web05 -P nginx:latest
[root@docker02 ~]# docker exec -it web05 /bin/bash
root@44b59d07202f:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@44b59d07202f:/usr/share/nginx/html# echo web02 > index.html
[root@docker02 ~]# docker ps 

docker01查看

[root@docker01 consul]# cd /usr/local/nginx/consul/
[root@docker01 consul]# cat vhost.conf 

docker01测试访问

[root@docker01 consul]# curl 127.0.0.1:8000

//同上

此时可以看到负载均衡的效果！

这时不需要考虑后端的web服务器添加还是删除都会自动更新的，这是因为在运行consul-template这条命令后添加的/usr/local/sbin/nginx -s reload的作用！