Docker跨服务器通信Overlay解决方案(上)之 Consul单实例

场景

公司微服务快上线了，微服务都是用Docker容器进行部署的，在同一台主机下，把服务都部署上，注册到Nacos的IP与PORT都是内网的IP与Dockerfile中定义的端口号，看起来好像也没什么问题，通过网关去调用也是可以调通的，请注意这有一个大前提：

必须把所有服务容器部署在同一台主机上时才可以！

当服务实例没有部署在同一主机上，比如网关服务在A服务器，服务a在B服务器上，同样注册到Nacos (或其它注册中心) ，此时上报上来的都是内网的IP，那么当外部有请求进来的时候，网关通过Nacos的服务列表，找到了对应的服务a的内网IP，一调用发现调用不通

ps:内网怎么会通……

任务

微服务容器可以不在同一台服务器上，互相调用

想法

1. 既然上报的是内网的IP，我直接让他上报宿主机的IP和端口呗
2. 使用Docker的host网络模式
3. 修改部署脚本，通过shell部署容器时，获取宿主机IP与设置的映射端口号
4. 让Docker的网络互通

分析

以下分别按上边的“想法”部分来进行说明下问题

1. 翻遍官方文档与Github，得出的方案又有两个：
   • 固定IP端口，把宿主机IP与端口写死在配置文件中：看起来是解决了，但是问题是无法水平扩展了 ——勉强能用
   • 固定网卡，防止因多网卡环境上报错误IP端口：没有用的，进入容器中ifconfig发现内部网卡只有两个，分别是eth0与lo，对应网卡的IP就是内网IP ——还是没用
2. 使用Docker的Host网络模式，你会发现IP这回上报的的确是宿主机IP，但是端口号不对啊……如果自己去通过shell使用Java参数传入待映射的端口号的话，这种情况理论上是可行的，唯一缺点是docker ps 再也直接看不到端口号了，需要额外去docker inspect ——可以用
3. 映射端口号可以获取，但是主机的网卡名称不同，写死后不灵活，如果有的是eth0，有的是ens33呢？还有更多不可测的情况！ ——或许可用
4. 通过一些成熟的Docker容器网络共享，但是会有一定的性能损耗 ——完全可用

概念与选型

最稳妥的办法——使用Docker网络共享，在搜索引擎的帮助下，我决定用Overlay的方式来实现效果

以下简单说下Overlay：

容器在两个跨主机进行通信的时候，是使用overlay network这个网络模式进行通信；如果使用host也可以实现跨主机进行通信，直接使用这个物理的ip地址就可以进行通信。overlay它会虚拟出一个网络比如10.0.2.3这个ip地址。在这个overlay网络模式里面，有一个类似于服务网关的地址，然后把这个包转发到物理服务器这个地址，最终通过路由和交换，到达另一个服务器的ip地址。

想要实现Overlay网络，需要引入一个K-V数据库，来保存网络状态信息，包括 Network、Endpoint、IP 等。Consul、Etcd 和 ZooKeeper 都是 Docker 支持的K-V数据库

我们这里使用 Consul，相比其它K-V数据库，Consul提供的界面化方便管理，所以这里使用Consul实现Overlay

通过让每个服务器的Docker daemon将自己的IP注册到Consul中，来共享Docker内网，这里共享的内网是Overlay网络模式的，也只有在注册的Docker环境下使用同overlay网络的容器，才能互相通讯

ps: 创建完成后，不使用overlay网络的跨服务器容器，不能ping通

小试身手

单节点的Consul实现Overlay网络，使用Docker镜像

环境说明

待使用的Consul版本为1.5.2，看Docker Hub上提示漏洞目前最小的。

本测试环境适用于Systemd管理的Linux发行版

Consul没有使用非官方的progrium/consul，主要是因为这个镜像实在太老了，四年前的如果有漏洞也没能及时修复，所以自己去<hub.docker.com>去趟了遍官方的坑！

注意事项

每台运行docker的主机都不能同hostname，可以使用

$ sudo hostnamectl set-hostname your-new-hostname

同hostname会导致同名的主机docker无法互相通信

动手做

准备Consul使用镜像在133服务器上启动，所以可以先配置下Docker daemon的启动参数指向133服务器

• 分别修改133、139两台服务器的docker.service

$ ifconfig
#已经去除干扰网卡,记录网卡名为ens33
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.87.133  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.87.255
        inet6 fe80::20c:29ff:fe02:e00a  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:02:e0:0a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 156739  bytes 233182466 (233.1 MB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 45173  bytes 2809606 (2.8 MB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

$ vim /etc/docker/daemon.json

保存退出.

cluster-store：配置的Consul的leader地址，单体直接写，其它软件注意协议

cluster-advertise: 指定监听的网卡和端口，也可以指定接收订阅消息的IP:PORT

还有一种是直接修改docker.service的，参考如下：

$ cd /etc/systemd/system/multi-user.target.wants
$ sudo vim docker.service

找到ExecStart= 字眼，在此行末尾添加如下代码

--cluster-store=consul://192.168.87.133:8500 --cluster-advertise=ens33:2375

效果如下：

操作效果与以上方法保持一致

接着执行命令，重启docker服务，另一台服务器操作方式相同，注意网卡名称

$ sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart docker

• 在133服务器启动Consul服务

docker run -d --network host -h consul --name=consul --restart=always -e CONSUL_BIND_INTERFACE=ens33 consul:1.5.2

用主机模式的原因是防止有些端口没有映射出来，还有就是想让Consul识别外部网卡的方式只能host模式，下面给个非host的方式

$ docker run -di  -h consul -p 8500:8500 --name=consul consul:1.5.2

• 创建Docker overlay共享网络

$ docker network create -d overlay my_overlay

这里与普通创建网络不同在于指定了overlay模式的网络，-d也可以写为--driver

• 访问Consul的页面，如我的是192.168.87.133:8500

我们的配置在Key/Value处，

点击docker -> nodes

出现上边的两个节点，分别是两个docker daemon (守护进程) 注册的值

测试

新建两个centos的容器分别在两台服务器上，使用overlay 我们刚才创建的网络

133服务器

$ docker run -di --network my_overlay --name mycentos1 centos:7

139服务器

$ docker run -di --network my_overlay --name mycentos2 centos:7

--net全拼为--network，--开头的可不加=

查看133服务器mycentos1容器的IP

$ docker inspect -f "{{ .NetworkSettings.Networks.my_overlay.IPAddress}}" mycentos1
10.0.1.2

查看139服务器mycentos2容器的IP

$ docker inspect -f "{{ .NetworkSettings.Networks.my_overlay.IPAddress}}" mycentos2
10.0.1.3

分别从133服务器ping 139服务器的mycentos2的内网IP

反过来ping也是一样的，但是并不是让我们通过外部去访问的，通过同一overlay网络的容器就可以，不信我们作如下尝试

133服务器

$ docker exec -it mycentos1 bash
# ping 10.0.1.3

访问得通，没有丢包，反过来也是一样的，篇幅有限就不试验了

这起码说明，现在的服务的确已经网络互通了，下篇文章我们来搞下生产用的集群方式

引文

• 技术漫谈 | docker overlay网络实现
• Docker容器之overlay网络
• Docker跨主机网络——overlay
• Day22：介紹 Docker 的 Network (三)
• Consul KV
• Docker Hub Consul
• Github docker-library/docs
• Github docker-consul

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